Starke Säuren

In der Chemie gibt es eine Vielzahl an Säuren. Diese können weiter unterteilt werden. Es lassen sich schwache Säuren, wie Essigsäure, und starke Säuren, wie HCl, unterscheiden.

Schwache und starke Säuren

In der Chemie gibt es Basen und Säuren. Diese unterscheiden sich unter anderem im pH-Wert und auch in ihrem Verhalten voneinander.

Bei Säuren und Basen wird noch ein weiteres Mal zwischen schwacher Säure, wie Essigsäure, und starker Säure beziehungsweise schwacher Base und starker Base unterschieden. Diese Unterscheidung in starke Säure und schwache Säure erfolgt anhand der Säurestärke.

Als starke Säuren werden in der Chemie Säuren bezeichnet, die in einer wässrigen Lösung vollständig dissoziieren. Bei einer schwachen Säure, wie Essigsäure, dissoziiert lediglich ein Teil der Säure. Der restliche Teil der schwachen Säure dissoziiert nicht. Somit ist eine schwache Säure nur teilweise ionisiert. Eine starke Säure, wie HCl, dissoziiert hingegen komplett.

Die Reaktivität von starken Säuren

Das Besondere an starken Säuren ist, dass sie vollständig dissoziieren und somit sogenannte starke Elektrolyte sind. Diese Elektrolyte können in einer wässrigen Lösung elektrischen Strom leiten. Bei schwachen Säuren, wie Essigsäuren, verhält sich das etwas anders. Schwache Säure sind nur schwache Elektrolyte.

Eine Zusammenführung einer Säure und Wasser führt zu einer Protolysereaktion. Dabei wird ein Proton dem Wasser übergeben.

Starke Säuren – pK_S-Wert

Hauptsächlich werden starke Säuren über den pKs-Wert bestimmt. Der pK_S-Wert, die Säurekonstante, gibt an, inwieweit eine Säure bei einer Gleichgewichtsreaktion mit Wasser protolysiert vorliegt. Je kleiner der Wert ist, desto höher ist die Säurestärke. Ein hoher Wert beispielsweise spricht für eine schwache Säure, wie Essigsäure.

Hier siehst du eine Tabelle mit Werten, womit Stärke von Säuren kategorisiert werden. Es handelt sich hierbei jedoch nur um ungefähre Werte, da die Grenzen fließend und keine genauen Werte definiert worden sind.

Starke Säuren – pH-Wert

Unterschiedlich starke Säuren mit derselben Konzentrationsmenge führen zu unterschiedlichen pH-Werten. Essigsäure führt zum Beispiel zu einem anderen pH-Wert als Phosphorsäure, obwohl die gleiche Konzentration vorliegt.

Der pH-Wert einer starken Säure wird näherungsweise mit folgender Formel berechnet:

$\mathrm{pH}=-\lg \left({\mathrm{c}}_0\right(\mathrm{HA}\left)\right)$

Beim Lösen verschiedener Säuren in Wasser werden jeweils verschiedene Mengen an Oxoniumionen (H₃O⁺) in die Lösung abgegeben. Das sieht man an dem unterschiedlichen pH-Wert der Säuren. Im Gegensatz zu schwachen Säuren, wie Essigsäure, dissoziieren starke Säuren komplett, wobei auch viele Oxoniumionen entstehen. Die obige Formel ergibt sich aus der Annahme, dass jedes Molekül der zugegebenen starken Säure zu einem Oxoniumion reagiert. Der negative dekadische Logarithmus der Konzentration der Oxoniumionen ist definiert als der pH-Wert. Daher führen besonders starke Säuren in der Regel auch zu einem besonders niedrigen pH-Wert.

Ursachen für eine starke Säurestärke

Es gibt mehrere Ursachen für eine hohe Säurestärke.

Bei Säuren, bei denen ein Wasserstoffatom an ein Element gebunden ist und nicht an ein Sauerstoffatom, spielen die Elektronegativität und die Atomgröße des jeweiligen Elements eine Rolle. Wenn das Element, welches mit dem Wasserstoffatom verbunden ist, eine hohe Elektronegativität besitzt, befinden sich die Bindungselektronen stark auf der Seite des Elements. Das Wasserstoffatom kann leicht als Proton abgespalten werden.

Bei einer großen Atomgröße des Elements besteht eine schwächere Bindung zwischen dem Element und dem Wasserstoffatom und die korrespondierende Base ist stabiler, da die negative Ladung über einen größeren Raum verteilt ist. Aufgrund dessen kann auch hier das Wasserstoffatom leichter abgespalten werden.

Die Elektronegativität spielt auch bei Oxosäuren eine Rolle. Bei Oxosäuren liegt eine Verbindung zwischen einem Element, einem Sauerstoffatom und einem Wasserstoffatom vor. In solchen Verbindungen nimmt die Säurestärke auch mit steigender Elektronegativität zu, da das Wasserstoffatom leichter als Proton abgespalten werden kann. Dies ist besonders der Fall, wenn das Element ein Nichtmetall ist, wie beispielsweise bei der hypochlorigen Säure.

Bei vielen Oxosäuren können weitere Sauerstoffatome an das Element gebunden sein. Diese Sauerstoffatome üben aufgrund der Elektronegativität einen zusätzlichen Elektronenzug aus. Gleichzeitig führen sie zu einer mesomeren Stabilisierung der korrespondierenden Base. Aus diesem Grund kann gesagt werden, dass mit zunehmender Anzahl an Sauerstoffatomen die Säurestärke steigt.

Ein weiterer Faktor bei der Säurestärke ist die korrespondierende Base. Wenn die korrespondierende Base sehr schwach, beziehungsweise stabil, ist, liegt eine starke Säure vor. Schwache Basen sind häufig durch mesomere oder elektronenziehende Effekte stabilisiert. Aufgrund dessen nehmen diese Basen kein Proton auf.

Starke Säuren – Liste

In der folgenden Liste sind einige starken Säuren aus der Chemie zu sehen. Je weiter der pK_S-Wert im negativen Bereich ist, desto größer ist die Säurestärke.

Schwefelsäure zählt zu den stärksten Säuren. Beim Umgang mit Schwefelsäure muss besondere Vorsicht erfolgen, da diese stark ätzend ist. Schwefelsäure ist eine wichtige Grundchemikalie, die in zahlreichen Reaktionen im Labor verwendet wird.

Salzsäure ist eine anorganische Säure. Auch Salzsäure ist eine wichtige Chemikalie, die sowohl im Labor als auch in der Industrie eingesetzt wird.

Salpetersäure ist eine starke Säure, die mithilfe des Ostwald-Verfahrens produziert wird. Salpetersäure wird sowohl im Labor eingesetzt, als auch in der Industrie. Hier ist besonders die Herstellung von Düngemittel, Sprengstoffen und Farbstoffen hervorzuheben.