SJG-2083CS Online-Säure-Basen-Konzentrationsmessgerät

In reinem Wasser verliert ein kleiner Teil der Moleküle in einem Prozess namens Dissoziation ein Wasserstoffatom aus der H₂O-Struktur. Das Wasser enthält daher eine geringe 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 leicht freisetzbaren Zustand vorliegen muss, anders als bei den meisten organischen Verbindungen, die 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, wodurch die Lösung stark sauer wird. Daher hat sie einen sehr niedrigen pH-Wert. Diese Art der Dissoziation in Wasser ist zudem 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.

Dies hat zur Folge, dass nur ein Wasserstoffatom das Molekül verlassen kann und selbst dann wird durch die Abgabe dieses Wasserstoffatoms nicht viel Stabilität gewonnen.

Eine Base oder Lauge nimmt Wasserstoffionen auf und saugt beim Hinzufügen zu Wasser die durch die Dissoziation des Wassers gebildeten 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 Natronlauge, die bei der Seifenherstellung verwendet wird. Wenn eine Säure und eine Lauge in exakt gleicher Molarkonzentration vorhanden sind, reagieren die Wasserstoff- und Hydroxylionen leicht miteinander und bilden in einer als Neutralisation bezeichneten Reaktion ein Salz und Wasser.