Säuren, Laugen und der pH-Wert
Du lernst, was saure und alkalische Lösungen ausmacht, kennst wichtige Säuren und Laugen und ordnest Lösungen auf der pH-Skala ein.
Schritt für Schritt erklärt
Zitronensaft und Essig schmecken sauer, Seifenlauge fühlt sich glitschig an. Chemisch steckt dahinter die Konzentration bestimmter Ionen in der Lösung.
Saure Lösungen
Säuren geben in Wasser Protonen (H⁺) ab. Die Protonen verbinden sich mit Wassermolekülen zu Oxonium-Ionen (H₃O⁺). Diese sind für die saure Wirkung verantwortlich.
HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻
Nach Brønsted ist eine Säure ein Protonendonator (gibt Protonen ab).
Alkalische Lösungen (Laugen)
In alkalischen Lösungen liegen vermehrt Hydroxid-Ionen (OH⁻) vor. Natronlauge entsteht beim Lösen von Natriumhydroxid: NaOH → Na⁺ + OH⁻. Eine Base ist nach Brønsted ein Protonenakzeptor (nimmt Protonen auf).
Wichtige Säuren und Laugen
| Säure | Formel | Säurerest-Ion |
|---|---|---|
| Salzsäure | HCl | Chlorid Cl⁻ |
| Schwefelsäure | H₂SO₄ | Sulfat SO₄²⁻ |
| Salpetersäure | HNO₃ | Nitrat NO₃⁻ |
| Kohlensäure | H₂CO₃ | Carbonat CO₃²⁻ |
| Phosphorsäure | H₃PO₄ | Phosphat PO₄³⁻ |
| Essigsäure | CH₃COOH | Acetat CH₃COO⁻ |
Wichtige Laugen: Natronlauge (NaOH), Kalilauge (KOH), Kalkwasser (Ca(OH)₂), Ammoniakwasser.
Die pH-Skala
Der pH-Wert gibt an, wie sauer oder alkalisch eine Lösung ist. Bei 25 °C gilt:
- pH < 7: sauer (je kleiner, desto saurer)
- pH = 7: neutral (reines Wasser)
- pH > 7: alkalisch
Mathematisch ist pH = −lg c(H₃O⁺) mit der Konzentration in mol/L. Ein pH-Unterschied von 1 bedeutet deshalb den zehnfachen Unterschied in der Oxonium-Ionen-Konzentration. Eine Lösung mit pH 3 ist zehnmal saurer als eine mit pH 4.
Indikatoren
Indikatoren zeigen durch Farbänderung an, ob eine Lösung sauer oder alkalisch ist:
- Universalindikator: rot (stark sauer) über gelb, grün (neutral), blau bis violett (stark alkalisch)
- Phenolphthalein: farblos im Sauren, pink im Alkalischen
- Rotkohlsaft als Haushaltsindikator: rot im Sauren, blau bis grün im Alkalischen
Alltag
Magensaft hat einen pH von etwa 1 bis 2, Cola etwa 2,5, Leitungswasser etwa 7, Seife 9 bis 10, Rohrreiniger über 13. Säuren und Laugen können ätzend sein: Schutzbrille tragen.
Das musst du dir merken
Saure Lösungen enthalten Oxonium-Ionen (H₃O⁺), alkalische Hydroxid-Ionen (OH⁻). pH < 7 sauer, 7 neutral, > 7 alkalisch. Eine pH-Stufe entspricht dem Faktor 10.
Durchgerechnete Beispiele
Beispiel 1
- Unterschied: 3 pH-Stufen
- Jede Stufe ist ein Faktor 10: 10 · 10 · 10
Ergebnis 1 000-mal saurer
Beispiel 2
- 0,01 = 10⁻²
- pH = −lg(10⁻²)
Ergebnis pH = 2
Selbst üben
Welches Ion verursacht die saure Wirkung?
Lösung anzeigen
Das Oxonium-Ion H₃O⁺.
Welche Farbe zeigt Universalindikator bei pH 7?
Lösung anzeigen
Grün.
Welches Säurerest-Ion bildet Schwefelsäure?
Lösung anzeigen
Sulfat, SO₄²⁻.
Eine Lösung hat c(H₃O⁺) = 0,001 mol/L. Welchen pH hat sie?
Lösung anzeigen
pH = 3.
Hier passieren die meisten Fehler
Es wird angenommen, dass pH 4 doppelt so sauer ist wie pH 8.
Die pH-Skala ist logarithmisch: pH 4 hat 10⁴ = 10 000-mal mehr H₃O⁺ als pH 8.
Laugen werden als harmlos betrachtet, weil sie nicht sauer sind.
Starke Laugen sind genauso ätzend wie starke Säuren.
Hinweis zur Klassenstufe
In welcher Klasse genau dieses Thema drankommt, unterscheidet sich zwischen den Ländern. Klasse 9 ist der häufigste Zeitpunkt.