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Im letzten Video haben wir gelernt, dass, wenn man Wasser sich selbst überlässt,
dass man dann eine Eigendissoziation beobachten kann.
Schauen wir mal.
Ich habe einige Wassermoleküle.
Es besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, und es ist ein Gleichgewicht, dass einer
der Wasserstoffatome mit einem der Wassermoleküle zusammenstößt und sich einfach
zu den anderen gesellt.
Es könnte ein Hydronium-Ion entstehen.
Es ist ein Ion weil es ein zusätzliches Wasserstoffatom besitzt.
Also setze ich eine positive Ladung hier hin.
Alles, was ich gerade gesagt habe ist
in einer wässrigen Lösung.
Ich könnte "wässrig" überall hinschreiben.
aq.
Ich könnte aq. schreiben.
Es ist offensichtlich.
Wasser ist natürlich eine wässrige Lösung.
Es ist natürlich in Wasser aufgelöst.
Und dann zusätzlich ein Hydroxid-Ion.
Das ist das Wassermolekül, welches sein Wasserstoffatom,
oder sein Proton verloren hat.
Denn wir wissen, dass ein Wasserstoffatom -- oder zumindest
ein Hydronium-Ion - -wenn das Elektron wegfällt, bleibt nur noch
ein Proton übrig.
Und das ist nun in einer wässrigen Lösung.
Und wir haben gelernt, dass die Leute --
Wir haben etwas über die
Gleichgewichtskonstante dieser Reaktion gelernt.
Und wir haben auch gelernt, dass es sehr wichtig ist,
diese Konzentration hier anzugeben.
Diese der Hydronium-Ionen.
Lass mich das noch einmal schreiben.
Ich habe das im letzten Video schon erklärt.
Aber manchmal wird die exakt gleiche Eigendissoziationsreaktion
folgendermaßen geschrieben:
H2O, dissoziiert von selbst in ein Wasserstoff-Ion in
einer wässrigen Lösung plus einem Hydroxid-Anion in einer wässrigen Lösung
oder in ein negatives Ion.
Das ist das selbe, und es wird so geschrieben, weil
es in diesem Zustand tatsächlich passiert.
Man hat nicht nur diese unabhängigen Protonen,
sie schließen sich anderen Wassermolekülen an
und bilden Hydronium-Ionen.
Aber diese zwei Gleichungen sagen das Gleiche aus.
Wir haben im letzten Video gelernt, dass die Leute wirklich
auf diese Konzentration von --- man könnte eins von diesen
beiden wählen.
Sie schreiben es normalerweise so, wie dieses hier.
Also die Leute achten auf die Konzentration von
den Wasserstoff-Ionen.
Und wir haben im letzten Video gelernt, dass reines Wasser
bei 25 Grad Celsius, das ist Zimmertemperatur.
Lass mich dass erstmal notieren.
Bei 25 Grad Celsius.
Die Konzentration der Wasserstoff- Protonen -- weil
das ist es wirklich, was sie sind, oder Wasserstoff-Ionen -- ist 10 hoch
minus 7 molare Masse (?).
Und dann haben wir noch gesagt, dass Chemiker es aus irgendeinem Grund nicht mögen,
mit negativen Hochzahlen zu rechnen.
Deshalb haben sie den pH-Wert gleichgesetzt mit dem negativen Logaritmus zur Basis 10
der Wasserstoff -Konzentration.
der Wasserstoff-Konzentration.
Natürlich ist das gleich dem negativen Logaritmus zur Basis 10 von 10
hoch minus 7 für reines Wasser, bei 25 Grad, das ist 7.
Gut so.
Und du kannst dir wahrscheinlich vorstellen, wenn die Leute sich die Mühe machen
um das pH-Ding zu konstruieren und sie sagen es ist der negative Logaritmus
dann müssen sie wirklich Wert auf die Wasserstoff-
Konzentration von Wasser legen.
Und es ist wichtig für--- in vielen --
biologischen Systemen---oft machen sich die Leute Gedanken
über den pH-Wert von diesem oder jenem.
Ich sprach im letzten Video über
Kosmetik mit einem hautneutralen pH-Wert.
Für die Haut wäre es schlecht, wenn der pH-Wert
der Kosmetik eine Unterschied zu dem der Haut aufweist.
Ich weiß nicht, ob das stimmt, aber ich denke, dass
ist die Theorie hinter all dem.
Es gibt also Dinge in dieser Welt die
die Konzentration von Wasserstoff verändern.
...Die diese Konzentration hier verändern.
Als wir das Prinzip Le Chatelier kennenlernten, sagten wir,
hey, wenn wir vielleicht mehr Wasserstoff zu dieser Seite hinzufügen,
wird sich das Gleichgewicht verändern und diese Konzentration hier wird erhöht.
Und dann haben wir eine höhere Wasserstoff-Konzentration.
Ich denke, wenn man zur anderen Seite mehr Hydroxid-Ionen gibt,
hätte man eine höhere OH-Konzentration, und vielleicht eine
niedrigere Wasserstoff-Konzentration.
Wenn man sich also Gedanken macht über die Dinge, die
diese Veränderungen hervorrufen, würde man höchstwahrscheinlich auch
einen Namen dafür haben wollen.
Und der Name dafür ist Säuren und Basen.
Ich bin mir sicher, dass ihr beide Wörter schon einmal gehört habt.
Ich werde diese Wörter erst einmal aufschreiben.
Säure und Base.
Gut.
Um euer Leben noch etwas mehr zu verkomplizieren:
es gibt tatsächlich viele verschiedene Definitionen einer Säure und
viele verschiedene Definitionen einer Base.
Und sie erhalten eine immer
umfassendere Bedeutung
Die Definition, die ihr wahrscheinlich am meisten
benutzen werdet---die Definition, die ich immer in meinem Kopf habe
wenn jemand von einer Säure spricht--ist die folgende: die Wasserstoff-Konzentration wird erhöht
wenn man es in Wasser tut.
in Wasser.
Und eine Base ist etwas, welches die Hydroxid-Ionen-
Konzentration im Wasser erhöht.
Dieses hier ist die Definition, die ihr wahrscheinlich in
90% der Fälle lesen werdet -- vor allem im ersten Jahr Chemie.
Und dieses hier wird eine Arrhenius-Säure oder Base genannt.
Ich hoffe, dass ich das richtig geschrieben habe.
Ihr solltet nie meine Rechtschreibung
blind übernehmen.
Ihr solltet sie im Wörterbuch nachschauen, denn ich bin wirklich
nicht gut im Rechtschreiben.
Arrhenius.
Arrhenius, mit einem H.
Diese sind Arrhenius Säuren, Arrhenius Basen.
Also, zum Beispiel-- wenn ich zum Beispiel nehmen würde---
Ich gebe euch ein Beispiel.
Wenn ich zum Beispiel einige...
ich nehme mal eine Hydrochlorid-Säure---das ist eigentlich der
richtige Name, aber man könnte sagen
Chlorwasserstoff-- in einer wässrigen Lösung.
Es dissoziiert vollständig.
Das ist keine Gleichgewichts-Reaktion.
Ich mache das noch einmal schöner-- ich werde eine auffälligere
Farbe benutzen.
Das ist ein schöner Pfeil, der nur in eine Richtung zeigt. Dieser sagt, hey,
das ist keine von diesen wischiwaschi Reaktionen, die in beide Richtungen laufen.
Das ist eine starke Säure.
Sie dissoziiert vollständig im Wasser in -- ich werde
den Wasserstoff in einer anderen Farbe schreiben.
Sie dissoziiert vollständig im Wasser in ein Wasserstoff-Ion.
Eine wässrige Lösung und Chlorid.
Es ist nur ein negatives Chlorid-Ion
in einer wässrigen Lösung.
Und sie schwimmen da nur so rum.
Ihr könnt euch bestimmt vorstellen, was passiert, wenn man Chlorwasserstoff mit Wasser mischt:
Die Gesamt-Konzentration des Wasserstoffs
wird erhöht.
Und die gleiche Reaktion könnte man auch
so schreiben.
Um es unmissverständlich klar zu machen,
Chlorwasserstoff befindet sich in einer wässrigen Lösung.
Und dann kann man sagen plus H---ich schreibe es in einer
anderen Farbe.
Plus H2O.
Dies ist eine Reaktion, die nur in ein Richtung abläuft.
Dies ist eine Reaktion, die nur in ein Richtung abläuft.
Und die Endprodukte sind, ich glaube ihr wisst, worauf ich hinauswill.
Man hat H--
Natürlich sind nicht alle 3 davon---H3O, das ist zu dunkel.
H3O plus--- es hat sein Wasserstoff-Proton dem Wassermolekül
abgegeben.
Und dann habt man noch ein Chlorid-Anion
in einer wässrigen Lösung.
Und diese Säuren die vollständig dissoziieren -- in
den nächsten Videos werden wir uns Säuren ansehen, die
ein bisschen wischiwaschi sind.
Die nicht vollständig dissoziieren.
Aber diese Säuren, die vollständig dissoziieren, werden
"starke" Säuren genannt.
Und "stark" ist nicht nur ein nettes Wort,
welches sie in der Chemie verwenden.
Es heißt wortwörtlich -- wenn jemand sagt: eine "starke" Säure,
bedeutet das, dass sie vollständig im Wasser dissoziieren.
Es ist eine Reaktion, die nur in eine Richtung verläuft.
Und all diese starken Säuren-- ihr könnt sie vielleicht sogar allein auf Grund
ihres chemischen Aufbaus erkennen.
Chlorwasserstoff ist eine von ihnen.
Es gibt noch Bromwasserstoff.
Eine andere starke Säure.
Iodwasserstoff.
Iodwasserstoff.
Es gibt noch Salpetersäure.
Ich denke, ich habe euch das in einem älteren Video schon gezeigt---
All diese Säuren verlieren ihr kleines H,
wenn man sie in Wasser tut.
Dann gesellt sich ein Wassermolekül dazu, und ein Hydronium-Ion bildet sich.
Und dieses Molekül hier, in diesen Fällen,
in dem Fall von Chlorid -- das sind Halogene.
Aber sie werden zu negativen Ionen.
Kommt ganz darauf an, was noch übrig ist.
Salpetersäure.
Dann gibt es noch Schwefelsäure.
Davon habt ihr wahrscheinlich schon mal gehört.
Eine sehr starke Säure.
Schwefelsäure und dann Perchlorsäure.
Das sind starke Säuren.
O4.
Es ist immer gut, diese zu kennen, denn wenn ihr sie
in einer Chemie-Arbeit seht, wisst ihr, dass diese vollständig
dissoziieren.
Und denkt dran, wir benutzen schon die ganze Zeit das Wort "Säure".
Was bedeutet das Wort "Säure" eigentlich?
Es bedeutet, dass diese hier starke Säuren sind.
Sie dissoziieren vollständig.
Wenn dir die Definition einer Arrhenius-Säure gefällt,
dann bedeutet das, dass das hier die Wasserstoff-Konzentration erhöht.
Es ist klar, dass wenn man das hier in Wasser tut,
bilden sich neue Hydronium-Ionen und
sie werden die Gesamt-Konzentration
der Hydronium-Ionen erhöhen.
Und deshalb werden sie "Säuren" genannt.
Wenn man jetzt auf die Seite der starken Säure geht, laut der Definition nach Arrhenius
ist die Base etwas, welches
Hydroxid-Ionen, oder Anionen im Wasser bildet.
Wenn man auf das Periodensystem schaut---
jedes einzelne Element der Gruppe 1 -und die Elemente der Gruppe 1 sind die Erdalkali-Metalle-----
gehen die Erdalkalimetalle mit Wasserstoff eine Bindung ein.
Wenn man sie ins Wasser tut, löst sich das Wasserstoffatom.
Ich werde es euch mit Lithium oder Natrium demonstrieren.
Diese hier sind ein Beispiel für starke Basen.
Wenn ich also etwas Lithiumhydroxid
in einer wässrigen Lösung.
wässrigen Lösung.
Das löst sich vollständig auf.
Hier gibt's kein Gleichgewicht.
Das ist eine starke Base.
Also wie würden hier die Endprodukte heißen?
Das kleine Wasserstoff-Ion löst sich.
Das wird ein Minus.
Es ist immer noch in Wasser.
Plus ein Lithium-Ion.
Genau hier.
Dies wird sich im Wasser immer auflösen.
Das gleiche passiert mit Natrium.
Wenn man Natrium hat...
Natrium wird das gleiche tun.
Natriumhydroxid in einer wässrigen Lösung.
In eine Richtung.
Es bilden sich Hydroxid- und einige Natrium Kationen.
Ihr könnt euch vorstellen, wenn man diese in Wasser tut,
diese Konzentration hier wird erhöht werden.
Das ist genau das, was wir im Video "das Prinzip LeChatelier" gemacht haben.
Damals haben wir gesagt, was passiert, wenn man etwas von diesem oder jenem
zu einer Gleichgewichts-Reaktion hinzufügt.
Also, was würde man hinzufügen?
In diesem Fall kann man eine starke
Säure oder eine starke Base hinzufügen.
Alles, was ich bisher gesagt habe---das ist die Definition von Arrhenius ---
wenn eine Säure die Wasserstoff-Konzentration erhöht
und eine Base die Hydroxid-
Konzentration erhöht.
Das werdet ihr in 90% der Fälle sehen.
Aber es gibt noch eine weiter gefasste Definition.
Und ich kenne nicht die korrekte -- Ich sage immer
Bronstedt, aber
wenn ihr keine außergewöhnlichen Buchstaben auf dem Computer habt, schreibt es folgendermaßen:
Bronsted-Lowry Säure oder Base.
Wenn ihr gute Buchstaben auf dem Computer habt,
dann gibt es da normalerweise ein "o" mit einem Schrägstrich durch.
Ich weiß nicht.
Also, Bronsted-Lowry Säure.
Und alle vorigen Beispiele wären auch gleichzeitig Bronsted-Lowry Säuren.
Aber die weitergefasste Definition ist: Eine Säure ist ein
Protonenspender.
Protonenspender.
Und eine Base ist ein Protonenempfänger.
Wir schauen uns noch einmal die Definition an in Bezug auf alles,
was wir schon gelernt haben.
Wenn man die Bronsted-Lowry Definition bevorzugt,
wer ist ein Protonenspender hier in diesem Beispiel?
Also, dieser Chlorwasserstoff ist -- ich orientiere mich lieber
an dieser Reaktion hier.
Dieser Chlorwasserstoff spendet dem Wassermolekül
ein Proton, nicht wahr?
Ein Wasserstoff-Atom ist einfach nur ein Proton.
Das ist sehr wichtig, denn es hat---
ein Wasserstoff-Ion.
Denn wenn man sein Elektron wegnimmt - und es hat kein Neutron -
ist es nur ein Proton ganz allein.
Also dieses Chlorwasserstoff spendet dem Wassermolekül ein Proton
um ein Hydroniummolekül zu bilden,
und es gibt es weg.
Also ist das hier ebenso eine Bronsted-Lowry Säure.
Und es ist gleichzeitig eine Arrhenius-Säure.
Jetzt sehen wir uns die Bronsted-Lowry Version einer Base an.
Ok.
Eine Base ist jemand, der ---Proton-Empfänger.
Dieses Element hatte eine nette kleine Beziehung mit diesem
Hydroxid-Ion.
Das Hydroxid-Ion hat sich aufgelöst, und es wird
ein bisschen komisch hier.
Man könnte sagen, hey, dieses Element hat die positive
Ladung angenommen.
Es ist wirklich ein bisschen wischiwaschi hier.
Denn es ist nicht so, dass man sagen könnte, jemand gab ihm ein Proton.
Man könnte aber sagen, dass das Element
Elektronen abgegeben hat.
Aber wir schauen uns jetzt nur das Endprodukt an.
Es hat eine positive Ladung nachdem die Reaktion beendet war.
Also könnte man sagen - OK, vielleicht ist das eine Bronsted-Lowry Base.
Jetzt sagt ihr vielleicht, Ok, warum haben sich die Leute eigentlich die Mühe gemacht
eine Bronsted-Lowry Base zu definieren, wenn alle
Arrhenius Säuren und Basen gleichzeitig auch
Bronsted-Lowry Säuren und Basen sein könnten.
Der Grund ist bei Arrhenius
ist immer Wasser dabei.
Alles ist in einer wässrigen Lösung.
Ich habe hier ein Beispiel einer Bronsted-Lowry Base gegeben.
Es muss nicht immer eine wässrige Lösung sein.
Also wenn man eine Essigsäure hat--
das ist was im Essig drin ist.
Plus Ammoniak-- es muss nicht in einer wässrigen Lösung sein--
Was passiert?
Dieses Wasserstoffatom geht rüber zum Ammoniak-Ion
um Ammonium zu bilden.
Das hier wird positiv, das hier negativ.
Es gab sein Proton ab.
Die Defnition von Arrhenius greift hier nicht.
Denn für seine Definition braucht man immer Hydronium-Ionen und Wasser.
Aber die Bronsted-Lowry Definition
ist anwendbar in dieser Situation.
Die am weitest-greifende Definition -- obwohl es viele Definitionen gibt,
aber ihr werdet in 90% der Fälle richtig liegen wenn
ihr nur die Definition von Arrhenius wisst und zusätzlich noch die Definition von
Bronsted-Lowry. Ihr müsst außerdem im Hinterkopf haben, dass das, was ich gleich sagen werde,
auch noch existiert.
Und das sind die Lewis Säuren und Basen.
Lewis Säuren und Basen.
Bei Lewis sind die Elektronen von Bedeutung.
Bei Bronsted-Lowry waren die Protonen ausschlaggebend.
Also, Lewis hat, anstatt zu sagen, dass eine Säure ein Protonen-Spender ist,
gesagt, dass eine Säure ein Elektronen-Empfänger ist.
Elektron-Empfänger.
Und eine Base ist ein Elektronen-Spender.
Jetzt schauen wir uns alles Vorherige noch mal an in Bezug auf die
Definition von Lewis.
wenn das wirklich eine Säure ist, sollte es
ein Elektronen-Empfänger sein.
Man kann sich das in etwas so vorstellen, dass man am Anfang
Chlorwasserstoff hatte und dann gab er hier dieses Atom
oder diese Proton hier weg.
Und behält sein Elektron.
Also ist er schon irgendwie ein Elektronen-Empfänger.
Es ist ein bisschen eine Grauzone hier.
Es ist nicht so, dass er ein Elektron von jemandem nimmt.
Aber dies hier würde man schon als Lewis Säure bezeichnen.
Und wenn ihr über eine Lewis Base nachdenkt, was ist das?
Eine Lewis Base ist ein Elektronen-Spender, nicht wahr?
Eine Lewis Base ist ein Elektronen-Spender.
Hier haben wir es, eine Lewis Base ist
ein Elektronen-Spender.
Wenn man dieses Lithiumhydroxid in Wasser gibt---
es gibt mehrer Möglichkeiten es zu beschreiben.
Man kann sagen, hey, es gibt sein OH, welches diese 2
extra--- diese negative Ladung hat, deshalb ist es ein Elektronen-Spender.
Ich mag das nicht.
Es ist etwas schwammig das Ganze, deshalb bin ich nicht wirklich Fan
dieser Definition.
Meiner Meinung nach hat die Definition von Arrhenius am meisten Sinn.
Es ist die ultimative Definition.
Werden Hydronium-Ionen gebildet oder nicht?
Oder werden Hydroxid-Ionen gebildet oder nicht?
Nur um zu zeigen, dass die Säure/Base-Definition von Lewis
die weitreichendste Definition ist.
Hier ist ein Fall einer Säure/Base Reaktion nach Lewis.
Diese würde man weder als Bronsted-Lowry noch
als Arrhenius Säure/Base bezeichnen.
Weil Wasser nicht dabei sein muss, damit die Reaktion abläuft.
Und was wir hier haben ist Bortrifluorid, mit einem
Fluorid-Anion.
Es hat eine negative Ladung.
Es hat dieses kleine zusätzliche Elektron hier.
In dieser Situation kann dieses Fluorid hier, oder dieses
Flourid-Anion (?) zwei Elektronen spenden.
Ich sag mal dieses hier ist
jenes hier.
Und was es tut, ist, dass es diese 2 Elektronen
diesem Borkomplex hier spendet.
Und wenn es ein Elektronenspender ist, was ist es dann?
Das Flourid ist die Base.
Also ist das die Lewis Base.
Und der Elektronen-Empfänger ist die Lewis Säure.
Also ist das hier die Lewis Säure.
Es ist gut zu wissen, dass diese Definition existieren und
auch, damit ihr in der Zukunft nicht verwirrt sein werdet.
Aber im ersten Jahr Chemie reicht es völlig aus,
nur die Arrhenius Definition sehr gut zu kennen.
Dann werdet ihr sehr gut klar kommen.
Und meiner Meinung nach ist das die
Definition, die man am besten verstehen kann.
Und das ist die Definition, die in den meisten Reaktionen eine wichtige Rolle spielt,
bei denen der pH-Wert im Wasser gemessen werden soll.
Denn das ist, was all die Säuren und Basen tun, vor allem
in bei Arrhenius.
Bis bald im nächsten Video und dann werdet ihr sehen, wie wir Berechnungen anstellen
und einige Änderungen im pH-Wert ausrechnen, die eine Säure ausgelöst hat.