SJG-2083CS Online-Säure-Basen-Konzentrationsmessgerät

In reinem Wasser verliert ein kleiner Teil der Moleküle in einem als Dissoziation bezeichneten Prozess ein Wasserstoffatom aus der H₂O-Struktur. Das Wasser enthält daher eine geringe Anzahl von Wasserstoffionen (H⁺) und restliche Hydroxidionen (OH⁻).

Es besteht ein Gleichgewicht zwischen der ständigen Bildung und der Dissoziation eines kleinen Prozentsatzes von Wassermolekülen.

Wasserstoffionen (OH⁻) im Wasser verbinden sich mit anderen Wassermolekülen zu Hydroniumionen (H₃O⁺), die üblicherweise und einfacher als Wasserstoffionen bezeichnet werden. Da sich diese Hydroxid- und Hydroniumionen im Gleichgewicht befinden, ist die Lösung weder sauer noch alkalisch.

Eine Säure ist eine Substanz, die Wasserstoffionen in Lösung abgibt, während eine Base oder Lauge Wasserstoffionen aufnimmt.

Nicht alle wasserstoffhaltigen Substanzen sind sauer, da der Wasserstoff in einer leicht abspaltbaren Form vorliegen muss, anders als in den meisten organischen Verbindungen, wo er sehr fest an Kohlenstoffatome gebunden ist. Der pH-Wert hilft daher, die Stärke einer Säure zu quantifizieren, indem er angibt, wie viele Wasserstoffionen sie in Lösung abgibt.

Salzsäure ist eine starke Säure, da die Ionenbindung zwischen Wasserstoff und Chloridionen polar ist und sich leicht in Wasser löst. Dabei entstehen viele Wasserstoffionen, wodurch die Lösung stark sauer wird. Daher hat sie einen sehr niedrigen pH-Wert. Diese Dissoziation in Wasser ist zudem energetisch sehr günstig, weshalb sie so leicht abläuft.

Schwache Säuren sind Verbindungen, die zwar Wasserstoff abgeben, aber nicht sehr bereitwillig, wie beispielsweise einige organische Säuren. Essigsäure, die beispielsweise in Essig vorkommt, enthält viel Wasserstoff, der jedoch in einer Carbonsäuregruppe gebunden ist und somit in kovalenten oder unpolaren Bindungen vorliegt.

Als Folge davon kann nur eines der Wasserstoffatome das Molekül verlassen, und selbst dann wird durch die Abgabe nicht viel Stabilität gewonnen.

Eine Base oder ein Alkali nimmt Wasserstoffionen auf, und wenn es Wasser hinzugefügt wird, absorbiert es die durch die Dissoziation von Wasser entstehenden Wasserstoffionen, sodass sich das Gleichgewicht zugunsten der Hydroxidionenkonzentration verschiebt, wodurch die Lösung alkalisch oder basisch wird.

Ein Beispiel für eine häufig verwendete Base ist Natriumhydroxid, auch Ätznatron genannt, das zur Seifenherstellung verwendet wird. Wenn eine Säure und eine Base in exakt gleichen molaren Konzentrationen vorliegen, reagieren die Wasserstoff- und Hydroxidionen bereitwillig miteinander und bilden ein Salz und Wasser – eine Reaktion, die als Neutralisation bezeichnet wird.