Anorganische Chemie: Säurestärke (pKs) und Basenstärke (pKb)

Name: Hannah Müller, 2022-01

Säure- und Basenkonstante: Der pK_S- und pK_B-Wert

1) Säuredissoziation in Wasser:
HA + H₂>O ↔ H₃O⁺ + A^- [HA = Säure; A^- = Säureanion]

2) Aufstellen des Massenwirkungsgesetzes für das Protolysegleichgewicht:

       c(H₃O⁺)_Glgw · c(A^-)_{Glgw
Kc = _________________________}
          c_{(H2O)Glgw ·} c_(HA)Glgw

3) In verdünnten Lösungen (viel H₂O) ändert sich während der Reaktion die Konzentration an H₂O nur gering. Deshalb wird [H₂O] durch Multiplikation mit c(H₂O)_Glgw in die Säurekonstante miteinbezogen:

                            c(H₃O⁺)_Glgw · c(A^-)_Glgw
K_c · c(H₂O)_Glgw = ___________________
    ⇓                             c(HA)_Glgw

> Ks _>

⇒ K_c · c(H₂O)_Glgw wird also zusammengefasst zur Säurekonstante K_S.

Analoges zur Basendissoziation:

1) Basendissoziation in Wasser:

B + H₂O ↔ HB⁺ + OH^- [ B = Base; HB⁺ = Basenkation]

2) Aufstellen des Massenwirkungsgesetzes:

        c(OH^-)_Glgw · c(HB⁺)_Glgw
K_c = ___________________
          c(H₂O)_Glgw · c(B)_Glgw

3) Multiplikation mit c(H₂O): 

                            c(OH^-)_Glgw · c(HB⁺)_Glgw
K_c · c(H₂O)_Glgw = ____________________
    ⇓                             c(B)_Glgw

KB

⇒ K_c · c(H₂O)_Glgw wird also zusammengefasst zur Basenkonstante K_B.

Nun wird der pK_S-/pK_B-Wert als negativer dekadischer Logarithmus der Säuren-/ Basenkonstante ermittelt: pK_S = -log (K_S)

Umgekehrt gilt: K_S = 10 ^-pK_S

Der pK_S (pK_B)-Wert gibt allgemein Auskunft über die Stärke einer Säure (Base), also ihr Bestreben, als Säure (Base) zu reagieren, und zwar unabhängig von ihrer Konzentration und unter Einbezug des Massenwirkungsgesetztes, also unter Beachtung des Gleichgewichtszustands einer Protolyse. Je kleiner der pK_S (pK_B)-Wert, desto stärker ist die Säure (Base).
Ermittelt werden kann der pK_S-Wert auch über eine Säure-Base-Titration, zu welcher die Titrationskurve ermittelt wird: Der am Sattelpunkt bzw. Halbäquivalenzpunkt gemessene pH-Wert entspricht dem pK_S-Wert der Säure. Bei mehrprotonigen Säuren gibt es auch mehrere Sattelpunkte: Am ersten Sattelpunkt kann man dann z.B. den pK_S-Wert für H₂SO₄ und am zweiten den für (HSO₄)^- ablesen.

Allgemein gilt:

Zudem gilt:

pK_S + pK_B = pK_W = 14
K_S · K_B = K_W = 10^-14

Achtung! Sowohl K_W als auch pK_W-Wert sind temperaturabhängig! Mit steigender Temperatur nimmt der K_W-Wert zu und der pK_W-Wert ab.