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Anorganische Chemie - Mehrprotonige Säuren, Dissoziationsstufen

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Anorganische Chemie

Mehrprotonige Säuren, Dissoziationsstufen

In einem der vorangegangenen Kurstexte haben wir Ihnen eine Auswahl von Säuren und Basen in Tabellenform aufgeführt. Anhand dieser Tabelle möchten wir Ihnen nun den Unterschied zwischen  einprotonigen, zweiprotonigen und dreiprotonigen Säuren aufzeigen.

Zur Erinnerung:

Summenformel Gegenion Säurenbezeichnung
$ HCl $ $ Cl^{-} $ Chlorwasserstoff (Salzsäure)
$ HClO_3 $ $ ClO_3^{-} $ Chlorsäure
$ HClO_2 $ $ ClO_2^{-} $ Chlorige Säure
$ HF $ $ F^{-}$ Flusssäure
$ H_2SO_4 $ $ SO_4^{2-} $ Schwefelsäure
$ H_2SO_3 $ $ SO_3^{2-} $ Schweflige Säure

Merke

Diese Säuren unterscheiden sich hinsichtlich der Anzahl ihrer H-Atome und somit auch der Anzahl ihrer Protonen. Letztere werden im Rahmen der Protolyse abgegeben. 

Einprotonige Säuren $\rightarrow $ Hierzu gehören die ersten vier Säuren in der Tabelle. Diese können nur ein Proton $ H^+ $ abgeben.

Zweiprotonige Säuren $ \rightarrow $ Dazu zählt die Schwefelsäure. Sie kann während der Protolyse zwei Protonen $ 2 H^+ $ abgeben.

Dreiprotonige Säuren $ \rightarrow $ Phosphorsäure $ H3PO_4 $ [nicht in Tabelle aufgeführt] besitzt sogar drei Protonen zum Abgeben. 

Merke

Generell können wir festhalten, dass die Protonenabgabe nicht plötzlich abläuft, sondern bei mehrprotonigen Säuren schrittweise. Für jeden Abgabeschritt können wir eine Dissoziationsstufe formulieren. 

Beispiel

In diesem Beispiel schreiben wir die Dissoziationsstufen für Schwefelsäure $ H_2SO_4 $ auf.

Dissoziationsstufe 1

Methode

$ H_2SO_4 + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + HSO_4^- $ Erste Protonenabgabe

Während der ersten Disziationsstufe entstehen aus der Schwefelsäure in Wassser Hydrogensulfat $ HSO_4^- $ und ein Oxoniumion $ H_3O^+ $. 

Merke

Jede Dissoziationsstufe stellt für sich ein chemisches Gleichgewicht dar, weshalb aus den bisher gebildeten Ionen bei einer Rückreaktion wieder die Edukte vorliegen.

Für die erste Dissoziationsstufe können wir folgende konjugierte Säure-Base-Paare benennen: $ H_2 SO_4 / HSO_4^- $ sowie $ H_3O^+ / H_2O $

Dissoziationsstufe 2

Methode

$ H_SO_4^- + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + SO_4^{2-} $ Zweite Protonenabgabe

Hier fungiert das Hydrogensulfat $ HSO_4^- $ anders als in der ersten Stufe nicht mehr als Base in der Rückreaktion, sondern als Säure für die zweite Dissoziationsstufe. Denn noch kann das Hydrogensulfat ein Proton abgeben. Es findet eine erneute Dissoziation in Wasser statt.

Merke

Bei der erneuten Dissoziation ensteht ein weiteres Oxoniumion $ H_3O^+ $ und ein Sulfation $ SO_4^{2-} $. 

Für die zweite Dissoziationsstufe liegen folgende konjugierte Säure-Base-Paare vor: $ HSO_4^- / SO_4^{2-} $ und $ H_3O^+/H_2O $.