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Protolyse


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Die Protolyse ist eine Chemische Reaktionsart und meint den Zerfall oder Abbau chemischen Verbindung unter Übertragung von Protonen . Die Protolyse ist der entscheidende Vorgang der Brönstedtschen Säure - Basen -Theorie. Danach zerfällt eine Säure in ein Proton (H + -Ion) und einen Säurerest. Die Säure wirkt Protonenspender ( Protonendonator ) das Lösungsmittel (meist Wasser ) nimmt die Protonen auf und wird als Protonenakzeptor bezeichnet. Den Zerfall der Säure man auch als Dissoziation .

Beispiel 1: Protolyse von Chlorwasserstoff bzw. "Salzsäuregas" (einprotonige Säure) in Wasser:

HCl + H 2 O <=> H 3 O + + Cl -

Beispiel 2: Vollständige Protolyse von Schwefelsäure (zweiprotonige Säure):

H 2 SO 4 + 2 H 2 O <=> 2 H 3 O + + SO 4 2-

Als Protonenakzeptor können neben Wasser auch hinreichend polare Lösungsmittel dienen zum Beispiel Methanol oder Ethanol .

Zerfällt ein Lösemittel selbst in Protonen ein Restion so nennt man diese Protolyse Autoprotolyse. Die dazu notwendige Energie stammt aus Wärmeenergie der Lösemittels selbst. Reines Wasser unterliegt einer solchen Autoprotolyse merklich bei Hydroniumionen und Hydroxidionen entstehen. Man spricht daher auch von Autoprotolyse des Wassers :

2 H 2 O <=> H 3 O + + OH -

Wasser reagiert sowohl als Säure als als Base. Man spricht daher von einem Ampholyt . Das Ionenprodukt für diese Reaktion beträgt 298 K (25°C) 10 -14 mol 2 l -2 . Das Gleichgewicht liegt also sehr stark der linken Seite der Reaktion.

Die Autoprotolyse des Wassers ist der dafür dass auch chemisch reines Wasser eine elektrische Leitfähigkeit besitzt.

Die Autoprotolyse ist deutlich abhängig von Temperatur. So beträgt die Gleichgewichtskonstante (in mol 2 l -2 ):

  • bei 0°C 0 11 * 10 -14 also rund 10 -15
  • bei 60°C 9 61 * 10 -14 also rund 10 -13

Dementsprechend ist auch der pH-Wert von Wasser temperaturabhängig. Er ergibt sich dem Logarithmus der Oxonium-Ionen- Konzentration . Da diese Konzentration gleich der Konzentration Hydroxid-Ionen ist kann man einfach die Wurzel der Gleichgewichtskonstante ziehen bzw. den Logarithmus der Gleichgewichtskonstante halbieren. Damit ergibt sich für

  • reines Wasser bei 0°C ein pH 7 5
  • reines Wasser bei 25°C ein pH 7 0
  • reines Wasser bei 60°C ein pH 6 5

Prinzipiell könne alle polaren Moleküle autoprotolytisch Ein weiteres Beispiel ist die Autoprotolyse des Ammoniaks. Es bilden sich die Ionen Ammonium Amid.

2 NH 3 <=> NH 4 + + NH 2 -

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