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 kleine Anzahl von Wasserstoffionen (H+) und verbleibende Hydroxylionen (OH-).

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

Wasserstoffionen (OH-) im Wasser verbinden sich mit anderen Wassermolekülen zu Hydroniumionen, H3O+-Ionen, die allgemein und einfach Wasserstoffionen genannt werden. Da sich diese Hydroxyl- und Hydroniumionen im Gleichgewicht befinden, ist die Lösung weder sauer noch alkalisch.

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

Wasserstoffhaltige Substanzen sind nicht sauer, da der Wasserstoff in einem Zustand vorliegen muss, der leicht freigesetzt werden kann. Dies ist bei den meisten organischen Verbindungen anders, da diese Wasserstoff sehr fest an Kohlenstoffatome binden. Der pH-Wert hilft daher, die Stärke einer Säure zu quantifizieren, indem er angibt, wie viele Wasserstoffionen sie in die Lösung freisetzt.

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

Schwache Säuren sind Verbindungen, die zwar Wasserstoff abgeben, aber nicht sehr leicht, wie beispielsweise einige organische Säuren. Essigsäure, die beispielsweise in Essig vorkommt, enthält viel Wasserstoff, allerdings in einer Carbonsäuregruppe, die ihn in kovalenten oder unpolaren Bindungen hält.

Infolgedessen kann nur einer der Wasserstoffe das Molekül verlassen, und selbst dann wird durch die Abgabe dieses Wasserstoffs nicht viel Stabilität gewonnen.

Eine Base oder Lauge nimmt Wasserstoffionen auf und saugt bei Zugabe zu Wasser die durch die Dissoziation des Wassers entstandenen Wasserstoffionen auf, sodass sich das Gleichgewicht zugunsten der Hydroxylionenkonzentration verschiebt und die Lösung alkalisch oder basisch wird.

Ein Beispiel für eine gängige Base ist Natriumhydroxid oder Lauge, die bei der Seifenherstellung verwendet wird. Wenn eine Säure und eine Lauge in genau gleichen molaren Konzentrationen vorhanden sind, reagieren die Wasserstoff- und Hydroxylionen leicht miteinander und bilden in einer als Neutralisation bezeichneten Reaktion ein Salz und Wasser.