Erklärung Nivellierung und Differenzierung bei Säuren?

Mit "Säuren" meint man in der Regel Brønsted-Säuren. Das sind Verbindungen, die ein Proton auf andere Teilchen übertragen können (hingegen nehmen Brønsted-Basen Protonen auf). Die Acidität ist eine Moleküleigenschaft, die angibt, wie gut so ein Proton abgespalten werden kann.

Gibt man nun eine Säure in ein Lösungsmittel, z. B. in Wasser, dann kann das Wasser protoniert werden (ein Proton wird von der Säure auf das Wasser übertragen) und es bildet sich ein Oxoniumion (H3O^+), sowie das jeweilige Säurerestanion. Das Oxoniumion, ist eine starke Säure und wird nun selber wieder Säurerestanionen protonieren, wodurch sich wieder Wasser und die ursprünglich eingesetzte Säure zurückbilden. Dies führt dazu, dass Säuren, die schwächer als Oxonium sind, immer nur zu einem Teil aufgespalten vorkommen. Diese Fähigkeit, nämlich wie gut eine Säure Protonen übertragen kann, bezeichnet man als Säurestärke. Die Säurestärke bestimmt daher, wie gut sich eine Säure aufspalten kann und in Wasser Oxoniumionen vorliegen.

Jetzt ist die Säurestärke aber etwas Abstraktes und im Alltag ist der pH-Wert eher ein greifbarer Begriff. Der pH-Wert beschreibt näherungsweise den negativen dekadischen Logarithmus der Oxoniumionen-Konzentration in wässriger Lösung. Möchte man den pH-Wert von schwachen bis starken Lösungen berechnen, muss man also die Säurestärke berücksichtigen, da diese ja einen Einfluss darauf hat, wie viele Oxoniumionen im Gleichgewicht vorhanden sind.

Wenn man aber sehr starke Säuren hat (z. B. Salzsäure oder Schwefelsäure), d. h. wenn sie in ihrer Säurestärke stärker als das Oxoniumion sind, dann werden diese Säuren vollständig ionisiert vorliegen, da sie alle Wassermoleküle protonieren und es die Oxoniumionen aber dafür nicht schaffen, die entstandenen Säurerestanionen zu protonieren.

Dadurch kann man sehr starke Säuren in Wasser nicht mehr in ihrer Stärke unterscheiden. Der pH-Wert hängt dann lediglich von der Anfangskonzentration ab, aber ist nicht mehr stoffspezifisch. Das bezeichnet man als nivellierenden Effekt (die Säuren liegen auf einem Niveau).

Starke Basen (= leicht zu protonieren) sind daher nivellierende Lösungsmittel für Säuren.

Möchte man die Säuren trotzdem in ihrer Säurestärke unterscheiden können (man möchte zwischen den Stärken differenzieren können), muss man als Lösungsmittel eine schwache Base (= nicht so leicht zu protonieren) verwenden, z. B. wasserfreie Essigsäure.

Schwache Basen sind differenzierende Lösungsmittel für Säuren.

Anschaulich kannst du dir das wie einen Boxkampf vorstellen. Du hast einen sehr guten Kämpfer. Wenn du diesen aber immer in Kämpfe schickst, in denen er es nur mit einem sehr lausigen Gegner zutun bekommt und er sein Potential nicht ausschöpfen kann, dann wird er den Gegner zwar immer mit Leichtigkeit besiegen, aber du kannst dann nicht sehen, wie gut er tatsächlich ist. Wenn du ihm aber stärkere Gegner vorsetzt, an denen er zu beißen hat, dann kannst du differenzierter seine Leistung einschätzen.