Wieso ist H3O+ die stärkste Säure?

Wissenschaft Chemie
#1

Hallo!
Wäre jemand vielleicht so lieb mir zu erklären wieso H3O+ die stärkste Säure ist und OH- die stärkste Base? Ich finde überall, dass danach nur noch Wasser protoniert wird. Was heißt das genau? Kann mir vielleicht jemand eine Formel dazu aufstellen, damit ich verstehe was damit gemeint ist?

#2

Moin auch,

die Formel ist H2O + H+–>H3O+. Jede Säure protoniert also nur ein Wassermolekül, so dass letzendlich nur H3O+ und das jeweilige Säureanion vorliegt.

#3

die Formel ist H2O +
H+–>H3O+.

Gerade wenn es um die Rolle des H3O+ geht, sollte man die Herkunft schon mit angeben, also z.B.
H2SO4 + H2O = HSO4- + H3O+

Jede Säure
protoniert also nur ein Wassermolekül, so dass letzendlich nur
H3O+ und das jeweilige Säureanion
vorliegt.

Das gilt natürlich nur, wenn Wasser im Überschuss vorhanden ist. Der Satz muss also heißen in (verdünnten) wässgigen Lösungen ist H3O+ die stärkste Säure. Eben deswegen, weil die stärkere Schwefelsäure ja gar nicht mehr da ist, duch Wasser neutralisiert.

Die Stärke von Säuren misst man mit dem pKs-Wert, der grob gesagt den pH-Wert angibt, an dem 50% der Säure ihr Proton abgegeben haben.
Der liegt (ca., aus dem Gedächtnis) für H3O+ bei -1,54 für Schwefelsäure bei -3 und für HCl bei -6.

Essigsäure liegt bei 4,75, du siehst also je niedriger, desto stärker die Säure.

Und bitte keine Spitzfindigleiten, ich weiß dass negative pH-Werte nicht besonders sauber sind, aber KeepItSmall&Simple.

#4

Die Stärke von Säuren misst man mit dem pKs-Wert, der grob
gesagt den pH-Wert angibt, an dem 50% der Säure ihr Proton
abgegeben haben.
Der liegt (ca., aus dem Gedächtnis) für
H3O+ bei -1,54

0 ist genauer

Und bitte keine Spitzfindigleiten, ich weiß dass negative
pH-Werte nicht besonders sauber sind

Warum? Hydroniumionenaktivitäten über 1 mol/l sind doch keine Hexerei.

#5

Die Stärke von Säuren misst man mit dem pKs-Wert, der grob
gesagt den pH-Wert angibt, an dem 50% der Säure ihr Proton
abgegeben haben.
Der liegt (ca., aus dem Gedächtnis) für
H3O+ bei -1,54

0 ist genauer

Wikipedia ist auch nicht immer richtig. Nimm eine 1-molare HCl. Die hat einen pH von 0 und 1 Mol H3O+, aber 54 Mol H2O.

„Der pKs-Wert ist numerisch gleich dem pH-Wert einer Lösung, wenn HA und A− nach Gleichgewicht (1) in gleicher Konzentration vorliegen.“
schreibt Wikipedia, und kommt für H3O+ aus auf einen pKs-Wert von 0.

Manchmal ist der Hinterkopf halt schlauer als Wikipedia.

#6

Die Stärke von Säuren misst man mit dem pKs-Wert, der grob
gesagt den pH-Wert angibt, an dem 50% der Säure ihr Proton
abgegeben haben.
Der liegt (ca., aus dem Gedächtnis) für
H3O+ bei -1,54

0 ist genauer

Wikipedia ist auch nicht immer richtig.

Dazu braucht man kein Wikepedia. Die Säurekonstante einer Säure HB ist definiert als die Gleichgewichtskonstante der Reaktion

HB + H2O H3O+ + B-

Was das für die Säure H3O+ bedeutet, kannst Du Dir sicher selbst ausrechnen.

#7

0 ist genauer

Wikipedia ist auch nicht immer richtig.

Dazu braucht man kein Wikepedia. Die Säurekonstante einer
Säure HB ist definiert als die Gleichgewichtskonstante der
Reaktion

HB + H2O H3O+ +
B-

Was das für die Säure H3O+ bedeutet,
kannst Du Dir sicher selbst ausrechnen.

Kann ich vielleicht, aber brauch ich nicht:

mein „H. C. Christen Grundlagen der allgemeinen und anoganischen Chemie“
2.,durchgesehene Auflage von 1969 gibt -1,74 an, deswegen schrieb ich ja „aus dem Gedächtnis“ oder ähnlich.

Und da kannst du noch so mit Formeln um dich werfen, mein Hinterkpf weiß, dass eine 1-molare (starke) Säure einen pH von 0 hat, und dass die Molarität von Wasser ca. 55 ist (auf deursch: ein Liter Wasser enthält ca. 55 Mol Wasser).

Und jetzt rate mal, was der Logarithmus von 54 ist (55-1):
Ziemlich genau 1,74

#8

Was das für die Säure H3O+ bedeutet,
kannst Du Dir sicher selbst ausrechnen.

Kann ich vielleicht, aber brauch ich nicht:

Dann muss ich das für Dich machen:

Nach der Definition der Säurekonstante gilt

K_S = {{a_{H_3 O^ + } \cdot a_{B^ - } } \over {a_{HB} \cdot a_{H_2 O} }}

Bei Hydroniumionen ist die Säure HB = H3O+ und die Base B- = H2O. Für die Säurekonstante gilt hier also

K_S = {{a_{H_3 O^ + } \cdot a_{H_2 O} } \over {a_{H_3 O^ + } \cdot a_{H_2 O} }} = 1

und somit pKS = -lg(1) = 0

mein „H. C. Christen Grundlagen der allgemeinen und
anoganischen Chemie“
2.,durchgesehene Auflage von 1969 gibt -1,74 an, deswegen
schrieb ich ja „aus dem Gedächtnis“ oder ähnlich.

Das dürfte folgendermaßen zustande kommen:

In verdünten Lösungen kann man Wasser in guter Näherung als reinen Stoff ansehen und die Molenbruchaktivität reiner Stoffe ist gleich 1. Damit vereinfacht sich obige Gleichung zu

K_S = {{a_{H_3 O^ + } \cdot a_{B^ - } } \over {a_{HB} }}

Wenn man dann die verbleibenden Aktivitäten durch Konzentrationen ersetzt und das Ganze kritiklos auf Hydroniumionen loslässt, dann kommt für deren KS-Wert natürlich die Konzentration von reinem Wasser raus. Das ist zwar nicht falsch, aber zumindest inkonsequent, weil man dabei mit zwei unterschiedlichen Zusammensetzungsmaßen für Wasser arbeitet - nämlich mit der Molenbruchaktivität im Nenner und der Konzentration im Zähler. Wenn man sich stur an diese Konvention hält, ist das ganze auch praxistauglich. Schlimm wird es allerdings, wenn jemand wie Du, der mit der dahinter steckenen Theorie offenbar nichts am Hut hat, ein Tabellenwerk in die Hand bekommt, das eine konsistente Einheitenkonvention verwendet.

#9

Dann muss ich das für Dich machen:

Hört sich ein bisschen überheblich an, aber ich geh mal von gutem Willen aus.

Nach der Definition der Säurekonstante gilt

K_S = {{a_{H_3 O^ + } \cdot a_{B^ - }
} \over {a_{HB} \cdot a_{H_2 O} }}

In meinem Christen steht, ohne Latex Ks = (H3O+) * (A-) / (HA)
wenn man A (acid) durch B (base) ersetzt, ist also die Konzentration des Wasser der eigentliche Unterschied.

Bei Hydroniumionen ist die Säure HB =
H3O+ und die Base B- =
H2O. Für die Säurekonstante gilt hier also

K_S = {{a_{H_3 O^ + } \cdot a_{H_2 O}
} \over {a_{H_3 O^ + } \cdot a_{H_2 O} }} = 1

und somit pKS = -lg(1) = 0

mein „H. C. Christen Grundlagen der allgemeinen und
anoganischen Chemie“
2.,durchgesehene Auflage von 1969 gibt -1,74 an, deswegen
schrieb ich ja „aus dem Gedächtnis“ oder ähnlich.

Das dürfte folgendermaßen zustande kommen:

In verdünten Lösungen kann man Wasser in guter Näherung als
reinen Stoff ansehen und die Molenbruchaktivität reiner Stoffe
ist gleich 1.

Für mich enthält Wasser immer noch 1000g pro Liter, nicht 18g. Wenn es da inzwischen „Fortschritte“ gegeben hat, sind sie mir entgangen. Und gerade der Molenbruch scheint mir in der Formel nicht korrekt als Bruch dargestellt.

Damit vereinfacht sich obige Gleichung zu

K_S = {{a_{H_3 O^ + } \cdot a_{B^ - }
} \over {a_{HB} }}

Wenn man dann die verbleibenden Aktivitäten durch
Konzentrationen ersetzt und das Ganze kritiklos auf
Hydroniumionen loslässt, dann kommt für deren
KS-Wert natürlich die Konzentration von reinem
Wasser raus. Das ist zwar nicht falsch, aber zumindest
inkonsequent, weil man dabei mit zwei unterschiedlichen
Zusammensetzungsmaßen für Wasser arbeitet - nämlich mit der
Molenbruchaktivität im Nenner und der Konzentration im Zähler.

Zumindest ist das in sich stimmig, und war mal so Standard.

Wenn man sich stur an diese Konvention hält, ist das ganze
auch praxistauglich. Schlimm wird es allerdings, wenn jemand
wie Du, der mit der dahinter steckenen Theorie offenbar nichts
am Hut hat, ein Tabellenwerk in die Hand bekommt, das eine
konsistente Einheitenkonvention verwendet.

Da wirst du wirklich beleidigend, und machst dir nicht mal Mühe, mal meine Vita oder Beiträge zu sichten.
Ich habe mit erfolgreichem Abschluss Chemie studiert, und mehr noch, ich bilde mich seit 30 Jahren fort.

Von daher kann ich „dahinter steckenen Theorie offenbar nichts
am Hut hat“ und „ein Tabellenwerk in die Hand bekommt“ nur als Beleidigung auffassen.
Wenn sich die Definition des pKs inzwischen geändert hat oder mein Lieblings-Chemiebuch irrte, kannst du gern darauf hinweisen, aber bitte ohne Schläge unter die Gürtellinie.
Warte auf deine Entschuldigung.

Gruß, Zoelomat

#10

Nach der Definition der Säurekonstante gilt

K_S = {{a_{H_3 O^ + } \cdot a_{B^ - }
} \over {a_{HB} \cdot a_{H_2 O} }}

In meinem Christen steht, ohne Latex Ks = (H3O+) *
(A-) / (HA)
wenn man A (acid) durch B (base) ersetzt, ist also die
Konzentration des Wasser der eigentliche Unterschied.

Ich habe ja bereits erläutert, woher dieser Unterschied kommt.

In verdünten Lösungen kann man Wasser in guter Näherung als
reinen Stoff ansehen und die Molenbruchaktivität reiner Stoffe
ist gleich 1.

Für mich enthält Wasser immer noch 1000g pro Liter, nicht 18g.

http://de.wikipedia.org/wiki/Aktivität_(Chemie)#Akti…

Wenn man dann die verbleibenden Aktivitäten durch
Konzentrationen ersetzt und das Ganze kritiklos auf
Hydroniumionen loslässt, dann kommt für deren
KS-Wert natürlich die Konzentration von reinem
Wasser raus. Das ist zwar nicht falsch, aber zumindest
inkonsequent, weil man dabei mit zwei unterschiedlichen
Zusammensetzungsmaßen für Wasser arbeitet - nämlich mit der
Molenbruchaktivität im Nenner und der Konzentration im Zähler.

Zumindest ist das in sich stimmig, und war mal so Standard.

Das ist zwar üblich, aber nicht Standard und die Verwendung verschiedener Maßeinheiten für dieselbe Größe in derselben Formel ist alles andere als „in sich stimmig“.

Wenn man sich stur an diese Konvention hält, ist das ganze
auch praxistauglich. Schlimm wird es allerdings, wenn jemand
wie Du, der mit der dahinter steckenen Theorie offenbar nichts
am Hut hat, ein Tabellenwerk in die Hand bekommt, das eine
konsistente Einheitenkonvention verwendet.

Da wirst du wirklich beleidigend, und machst dir nicht mal
Mühe, mal meine Vita oder Beiträge zu sichten.

Du hast hier klar zu verstehen gegeben, dass Dich die Theorie nicht interessiert[1] und statt dessen Tabellenwerte zitiert. Die Feststellung einer solchen Tatsache ist keine Beleidigung.

[1]

Was das für die Säure H3O+ bedeutet,
kannst Du Dir sicher selbst ausrechnen.

Kann ich vielleicht, aber brauch ich nicht:

[…]

Und da kannst du noch so mit Formeln um dich werfen,
mein Hinterkpf weiß, dass eine 1-molare (starke) Säure
einen pH von 0 hat […]

#11

Ich habe ja bereits erläutert, woher dieser Unterschied kommt.

Du hast es erläutert, das heißt nicht, dass ich es einsehe und erst recht nicht, dass ich nicht die Fähigkeit oder den Willen habe, mich damit zu beschäftigen.

Du hast hier klar zu verstehen gegeben, dass Dich die Theorie
nicht interessiert[1] und statt dessen
Tabellenwerte zitiert. Die Feststellung einer solchen Tatsache
ist keine Beleidigung.

Das ist nur deine Interpretation und es ist eine Beleidigung. Schon das Wort Zitieren impliziert, ich würde nur ablesen, ohne Verständnis.

Wenn du einem sehr bekannten und renommierten Chemiebuch widerspricht, wem glaube ich dann zuerst?
Und wenn ich dann deinen Beitrag als „Mit Formeln um dich werfen“ vom Tisch wische, ist das zwar vielleicht (inzwischen?) falsch und wohl auch unhöflich.

Aber zwischen einer dahingewischten abfälligen Bemerkung und einem wiederholten Absprechen der Qualifikation ist schon ein Unterschied.

Also, ich warte, Zoelomat

P.S. da ich keine Lust habe, eine Bibliothek aufzusuchen, ein paar Links mit pKs -1,7n für H3O+:
http://www.tgs-chemie.de/pks-werte.htm
http://www.physik.uni-augsburg.de/didaktik-chemie/in…
http://www.msina.de/Schule/Chemie/Glossar/pKS-Werte/…
http://www2.chemie.uni-erlangen.de/projects/vsc/chem…

#12

Wenn du einem sehr bekannten und renommierten Chemiebuch
widerspricht, wem glaube ich dann zuerst?

Ist der Hollemann-Wiberg etwa keine bekanntes und renommiertes Chemiebuch? Was soll das? Sollen wir jetzt auch noch darüber diskutieren, welche Bücher glaubhaft sind und welche nicht?

Ich habe Dir erklärt, welche Ursache die unterschiedlichen Angaben haben und ich habe Dich darauf hingewiesen, dass es ins Auge gehen kann, wenn Du Dich nicht darum kümmerst, welche theoretischen Grundlagen Tabellenwerte haben. Mehr habe ich dazu nicht zu sagen (außer vielleicht, dass es noch das geringste Problem ist, einen korrekten Wert für falsch zu halten). Wenn Du lieber die beleidigte Leberwurst spielst, als Dich mit dem eigentlichen Problem zu befassen, ist das nicht mein Problem.

Für den Fall, dass Du keine neuen Argumente beizutragen hast, können wir diese Diskussion beenden.

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