Anorganische Chemie: Säure-Base-Reaktionen in nichtwässrigen Losungen

Name: Luisa Kölbel, 2022-01

Säure-Base-Reaktion in nichtwässrigen Lösungen

Wie wir schon wissen, kann eine Säure-Base-Reaktion mit Wasser als Lösungsmittel ablaufen. Dabei verfügen Säuren über die Fähigkeit H₃O⁺ Ionen zu bilden oder OH^-- Ionen umzuwandeln zu Wassermolekülen. Die Basen dagegen können OH^--Ionen bilden oder H₃O⁺ in Wasser umwandeln. Wasser wird dabei als Lösungsmittel genutzt aufgrund vielfältigen Eigenschaft darunter, dass es selbst entweder als Base oder als Säure reagieren kann. 

Doch es gibt neben Wasser auch andere nichtwässrige Lösungsmittel, die amphotere Lösungsmittel. Hierbei sind die wichtigsten Lösungsmittel die niedrigen Alkohole Methanol und Ethanol, denn deren Eigenschaften sind vergleichbar zu denen von Wasser.

Bei nichtwässrigen Systemen kann man zusätzlich noch zwischen den prototrope/protischen Lösungsmittel und den nicht prototrope/aprotischen Lösungsmittel unterscheiden. 

Bei dem prototrope/protischen Lösungsmittel findet ein Protonenaustausch nach der Definition von Brønsted statt. Während bei dem nicht prototrope/ aprotischen Lösungsmittel ein Austausch andere Ionen passiert und diese somit nicht von der Brønsted-Definition erfasst werden.

Ein Beispiel dafür ist die Autoprotolyse von Ammoniak: 

NH₃+NH₃ ⇌ NH₄⁺ + NH₂^-

^{Man hat zwei Ammoniakmoleküle und während der Reaktion überträgt sich ein Wasserstoffatom von dem einen Ammoniakmolekül auf das andere. Dadurch bilden sich Ammoniumionen und Amidionen.}

^{Schwefelsäure ist ein weiteres Beispiel für ein protische Lösungsmittel:} 

2H₂SO₄ ⇌ H₃SO₄⁺ + HSO₄^-

Fluorwasserstoff: 

3HF ⇌ H₂F⁺ + HF₂^-

Diese Erweiterung der Brønsted-Definition nennt man das Solvenskonzept.

Säuren sind dabei als Stoffe, die die Konzentration der lösungsmitteleigenen Kationen erhöhen. Sie werden auch als Solvosäuren bezeichnet. 

Basen dagegen sind als Stoffe definiert, die die Konzentration der lösungsmitteleigenen Anionen erhöhen. Diese werden als Solvobasen bezeichnet.

Hierbei werden ebenfalls Lösungsmittel mit einbezogen, die protonenfrei sind, wie beispielsweise Brompentafluorid (BrF₃). 

2BrF₃ ⇌ BrF₂⁺ + BrF₄^-

BrF₂ ist in diesem Fall die Säure und BrF₄ die Base. Dies bedeutet, dass die Eigenschaft, ob eine Substanz sauer oder basisch ist, abhängig vom Lösungsmittel ist. Somit kann eine Verbindung in verschiedenen Lösungsmittel unterschiedliche Funktionen haben.