Warum geben Säuren Protonen ab?
Hallo!
Ich frage mich, warum Säuren Protonen abgeben! Besteht zwischen den H+-Ionen und den Säure-Molekülen besonders schwache Wasserstoffbrückenbindungen? Oder liegt es an der Elektronegativität?
Gruß, saunts
2 Antworten
So blöd es sich erst mal anhört: Säuren können deswegen Protonen abgeben, weil es Basen gibt, die sie aufnehmen.
Und natürlich deswegen, weil ein Proton so leicht ist und keinen Anhang mit sich schleppt, und so mal schnell von dem Elektronenpaar zu einem anderen rüberhüpfen kann, das frei ist.
Ein Chloratomkern mit seinen 17 Protonen, 18-20 Neutronen und 16 nicht an der Bindung beteiligten Elektronen im Schlepptau könnte das prinzipiell auch, wie auch ein Kamel prinziell durch ein Nadelöhr springen könnte.
Also geht es letztlich um die Frage, in welchem Elektronenpaar sich das Proton am wohlsten fühlt. Und klar spielt da die Elektronegativität eine Rolle. Je höher die EN, desto mehr werden die Elektronen angezogen, und um so weniger attraktiv sind sie für Protonen. Das sieht man an der Reihe NH3 (basisch), H2O (neutral), HF (sauer).
Aber auch die Größe ist ein Kriterium. Je größer ein Atom oder Ion, desto verteilter (diffuser) sind die Elektronenpaare, und so weniger attraktiv für Protonen. Sieht man daran, dass von H2O nach H2S bzw. von HF nach HCl die Säurestärke ansteigt, obwohl die EN abnimmt.
Natürlich gibt es noch andere Gründe, z.B. die Ladung. Ein Kation gibt natürlich leichter ein Proton ab als ein Anion. Oder die Größe, denn in großen Molekülen oder Ionen kann sich eine Ladung besser verteilen. Und es gibt noch weiter Faktoren, zu denen ich lieber nichts sage, weil ich da auch recht unsicher bin und wahrscheinlich Fehler machen würde.
Letztlich muss man all diese Faktoren berücksichtigen, um die Säure- bzw. Basenstärke abschätzen zu können. Wahrlich nichts für Anfänger. Also lernst du am besten die Werte für die wichtigen Stoffe einfach auswendig. Oder vielleciht auch (erst mal) nur, ob es starke oder schwache Säuren buw. Basen sind.
Umgekehrt: Säuren sind Verbindungen, die - aus welchem Grund auch immer - besonders leicht Protonen (Wasserstoffionen) abgeben.
Das ist normalerweise dann der Fall, wenn ein Wasserstoffatom stark polar gebunden ist und das Ion, das bei Abspaltung des Wasserstoffs entsteht, besonders stabil ist.
Wasserstoffbrückenbindungen sind ein spezieller Fall von Bindungen, bei denen ein Wasserstoffatom "delokalisiert" wird, in diesem Fall beiden Molekülen in etwa gleichermaßen stark angehört, was natürlich beinhaltet, dass es sich leicht von seinem Herkunftsmolekül abspalten lässt.
Symmetrische H-Brücken sind selten, aber selbst in den unsymmetrischen Fällen springt das H gerne zwischen der linken und der rechten Position herum. Dann gehört es im zeitlichen Mittel irgendwie an beide Positionen (wenn auch nicht im selben Sinn wie bei einer symmetrischen H-Brücke).
(Nachsatz über Born–Oppenheimer-Näherung und Doppelminimumspotentiale entfällt, um mich nicht dem Verdacht der Klugscheißerei auszusetzen)
Meines Wissens sind solche "symmetrischen" Wasserstoffbrücken auf F-H-F beschränkt, also zwischen Fluorwasserstoff und Fluorid.
Oder vielleicht gibt es noch ein paar ähnliche Fälle, aber alle recht exotisch.