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Definition von Säuren und Basen

  1. Im Imperium Romanium kannte man schon den Essig (lat. acetum), der die wässrige Lösung der Essigsäure (lat. acidum  aceticum, “saurer Essig”) ist.
  2. Im Mittelalter waren die Salz-, Salpeter- und Schwefelsäure bekannt.
  3. Robert Boyle (1626-1691) erkannte, dass Säuren Lackmus rot färben und Kalkstein zersetzen.
  4. Antoine Lavoisier (1743-1794) beobachtete die Säurenbildung bei Lösung von Nichtmetalloxiden in Wasser. Er schloss daraus, dass der Sauerstoff aus den Nichtmetalloxiden für die Säureneigenschaften verantwortlich ist.
  5. Humprey Davy (1778-1820) erkannte, dass auch Säuren ohne Sauerstoff existieren (z.B. Chlorwasserstoff HCI) und widerlegte dadurch Lavoisiers Theorie.
  6. Justus von Liebig (1803-1873) definierte Säuren als Wasserstoffverbindungen. Als Beleg führte er die Reaktion von Calcium und Chlorwasserstoff an, bei der Calciumchlorid und Wasserstoff entstehen \( Ca + 2 HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2 \).
  7. Svante Arrhenius (1859-1927) schloss aus der elektrischen Leitfähigkeit von wässrigen Säurelösungen, dass Wasserstoffionen (siehe Definition nach Liebig) enthalten sein müssen und definierte Säuren als Stoffe, die in wässriger Lösung Wasserstoffionen bilden.
  8. Johannes Nikolaus Brönsted (1879-19247) und Thomas Martin Lowry (1874-1936) erkannten 1928 unabhängig voneinander, dass “die Entstehung von Wasserstoffionen keine Bedingung für die Entfaltung der typischen Säure-Eigenschaften” sei. Als Beispiel kann man die Lösung von Chlorwasserstoff in verschiedene Stoffen hinsichtlich ihrer elektrischen Leitfähigkeit untersuchen. Chlorwasserstoff in Wasser gelöst leitet sehr gut den elektrischen Strom, in Methanol gelöst, wird trotzdem noch elektrischer Strom geleitet, d.h. die Säureeigenschaften (hier exemplarisch die elektrische Leitfähigkeit)  entfalten sich unabhängig von der Bildung von Wasserstoffionen.
    Säuren sind Protonen-Donatoren, Basen sind Protonen-Akzeptoren. Bei Reaktionen zwischen Säuren und Basen werden Protonen übertragen. Säure-Base-Reaktionen werden als Protolyse bezeichnet.
    Protolysen sind stets reversible Reaktionen, bei denen sich die Gleichgewichte in kurzer Zeit einstellen.
    Anmerkungen: Protonen sind Wasserstoffionen \(H^+\), das Wasserstoffion enthält im Atomkern schließlich nur ein Proton und entfernt man das Elektron aus der Atomhülle, bleibt nur das Proton zurück.