Klassifizierung von Wasser nach Arrhenius, Brønsted, Lewis

Klassifizierung von Wasser nach Arrhenius, Brønsted, Lewis Hallo und ganz herzliche Willkommen. Das Video heißt: Klassifizierung von Wasser nach Arrhenius, Brønsted, Lewis. Du kennst bereits Säuren und Basen nach Arrhenius, Brønsted, Lewis. Nachher kannst Du Wasser nach den drei Konzepten klassifizieren. Und die Ergebnisse mit Beispielen belegen. Wir werden Ionen treffen, das Wassermolekül. Wir werden freie Elektronenpaare treffen. Dargestellt werden sie bei uns als Strich. Und außerdem freie Orbitale, die Elektronenpaare aufnehmen können. Bei diesem Video verwenden wir ein Generalkonzept. In manchen Schulen, wir haben jetzt 2013, ist es den Schülerinnen und Schülern gut bekannt. Statt des flüssigen Wassers verwenden wir bei unseren Überlegungen einzelne Wassermoleküle als Teilchen. Den Namen dafür kennt Ihr. Wir verwenden das Teilchenmodell. Betrachten wir zunächst Säuren und Basen nach Arrhenius: Er entwickelte seine Theorie 1887. Säuren sind Verbindungen, die in wässriger Lösung in positiv geladene Wasserstoffionen und negativ geladene Säurerestionen dissoziieren. Ein Beispiel: HCL, Chlorwasserstoff, dissoziiert in wässriger Lösung in “ein“ positiv geladenes Wasserstoffion und in “ein“ negativ geladenes Chloridion. Das Säurerestion. Basen sind Verbindungen, die in wässriger Lösung in positiv geladene Metallionen und negativ geladene Hydroxidionen dissoziieren. Ein Beispiel: Natriumhydroxid, NaOH, dissoziiert in wässriger Lösung in “ein“ positiv geladenes Natriumion und in “ein“ negativ geladenes Hydroxidion. Uns geht es hier um das Wassermolekül. Wir lassen jetzt einmal die Säure und die Base von oben in undissoziierter Form miteinander reagieren. HCl plus NaOH reagieren zu NaCl plus H zwei O. Chlorwasserstoff und Natirumhydroxid reagieren zu Natriumchlorid und Wasser. Säure plus Base reagieren zu Salz plus Wasser. Diese Reaktion zwischen Säure und Base bezeichnet man als Neutralisation. Wasser ist, hm? Richtig. Neutral. Es gibt auch die Dissoziation von Wasser. In sehr geringen Mengen dissoziieren Wasserteilchen in Wasserstoffionen und Hydroxidionen. H plus, das Wasserstoffion, zeigt uns eine Säure an. OH minus, das Hydroxidion, eine Base. Die Reaktion von rechts nach links haben wir oben kennen gelernt, sie heißt Neutralisation. Daher ist Wasser-. Richtig, neutral. Kommen wir nun zu den Säuren und Basen nach Brønsted. Er entwickelte seine Theorie 1923. Säuren sind Protonendonatoren, sie geben Protonen ab. Basen sind Protonenakzeptoren, sie nehmen Protonen auf. Ein Beispiel für eine Säure ist das Hydrogencarbonation. Es dissoziiert in ein Proton. Das sind ein Wasserstoffion und ein Carbonation. CO drei zwei Minus. Ein Beispiel für eine Brønsted Base ist Ammoniak. Ein Ammoniakmolekül NH drei nimmt ein Proton H plus, das ist ein Wasserstoffion, auf. Und es bildet sich ein Ammoniumion. NH vier Plus. Wir wollen mit dem Wassermolekül etwas üben. Aus einem Wassermolekül entstehen ein Wasserstoffion und ein Hydroxidion. Das Wasserteilchen ist ein Protonendonator, daher eine Säure. Ein Wasserteilchen H zwei O kann aber auch ein Proton aufnehmen. Es bildet sich ein Teilchen H drei O Plus. Hier ist das Wassermolekül ein Protonenakzeptor, also eine Base. Das Wassermolekül reagiert wie eine Säure oder wie eine Base. Man sagt auch, das Wassermolekül reagiert ampholytisch. Bei der zweiten Reaktion hat sich das Ion H drei O Plus gebildet. Man nennt es Oxoniumion. In der Schule seltener wird es Hydroniumion genannt. Und nun wollen wir etwas üben. Läuft die Reaktion ab? HCl plus HNO drei. Offensichtlich nicht. Habt Ihr die beiden Teilchen erkannt? Richtig. Es sind Moleküle des Chlorwasserstoffs und der Salpetersäure. Es handelt sich um zwei Säuren. Da kann keine Reaktion nach Brønsted stattfinden. Läuft die Reaktion ab? H zwei O plus HCl? Natürlich. HCl ist eine Säure. Es kommt zu einer Protonenübertragung von HCl zu H zwei O. Warum ist das so? HCl, Chlorwasserstoff, ist eine Säure. HCl ergibt in Wasser Salzsäure. Das Wasserteilchen H zwei O ist ampholytisch. Hier wirkt es als Base, nimmt das Proton auf. Dadurch bildet sich H drei O Plus. Und außerdem entsteht ein Chloridion Cl Minus. Läuft die Reaktion ab? H zwei O plus NH drei. Seltsam nicht? Ja. Die Reaktion läuft ab. Hier wirkt das Wasserteilchen als Protonenspender. Und das Ammoniakmolekül NH drei nimmt das Proton auf. Durch die Aufnahme des Protons durch NH drei bildet sich das Ion NH vier Plus. Und außerdem entsteht das Hydroxidion OH Minus. Das Wassermolekül wirkt hier als Säure. Das Ammoniakmolekül als Base. Das Ion NH vier Plus heißt Ammoniumion. Kommen wir nun zu den Säuren und Basen nach Lewis. Lewis entwickelte seine Säure Base Theorie um 1923. Säuren nehmen bei einer chemischen Reaktion ein Elektronenpaar auf. Basen geben bei einer chemischen Reaktion ein Elektronenpaar ab. Als Beispiel nehmen wir wieder ein Wassermolekül. Diesmal mit allen Elektronen. Den beiden Bindungselektronenpaaren zwischen den Wasserstoffatomen und dem Sauerstoffatom. Und den beiden nicht bindenden Elektronenpaaren am Sauerstoffatom. Wasser ist in unserem Beispiel eine Base. Das Wassermolekül stellt ein nichtbindendes Elektronenpaar des Sauerstoffatoms bei der chemischen Reaktion zur Verfügung. Der zweite Reaktionspartner ist ein Wasserstoffatom, ein Proton, H Plus. Das Proton wirkt bei der Reaktion wie eine Säure. Es kann nämlich bei der Reaktion ein Elektronenpaar aufnehmen. Selbst besitzt das Wasserstoffion keine Elektronen. Mit grün wird dieser Elektronenübergang gekennzeichnet. Es entsteht ein Ion. Das im Zentrum ein Sauerstoffatom hat. Das eine positive Ladung trägt und gleichzeitig ein freies Elektronenpaar, lila gekennzeichnet, besitzt. Dieses Teilchen ist ein guter Bekannter. Das Oxoniumion. Und nun wollen wir noch etwas üben. Läuft die Reaktion ab? Ein Ammoniakmolekül reagiert mit einem Molekül BF drei. Bortrifluorid. Ja. Die Reaktion läuft ab. Am Stickstoffatom des Ammoniakmoleküls befindet sich noch ein freies, nicht bindendes Elektronenpaar. Ammoniak steht nämlich in der fünften Hauptgruppe des PSE. Das Boratom des BF drei hat kein nicht bindendes Elektronenpaar. Bor steht nämlich in der dritten Hauptgruppe des PSE. Es kommt zu einer Übertragung des Elektronenpaars. Zwischen beiden Teilchen bildet sich eine chemische Bindung heraus. Das Ammoniakmolekül ist hier die Base. Es liefert das Elektronenpaar. Das Bortrifluoridmolekül ist die Säure. Es nimmt das Elektronenpaar auf. Das Reaktionsprodukt trägt nun eine positive Ladung am Stickstoffatom. Und eine negative Ladung am Boratom. Wir nennen es einfach Addukt. Läuft die Reaktion ab? Ein Wassermolekül reagiert mit einem Lithiumion. Selbstverständlich. Ja, die Reaktion läuft ab. Um das zu verstehen, müssen wir das Wasserteilchen mit seinen Elektronen zeichnen. Von Bedeutung sind hier die nicht bindenden Elektronenpaare am Sauerstoffatom. Es kommt zu einer Elektronenübertragung wie bei der Reaktion mit dem Proton. Das Reaktionsprodukt erinnert etwas an das Oxoniumion. Das Wasserteilchen ist wieder die Base. Es liefert das Elektronenpaar. Das Lithiumion die Säure. Es nimmt das Elektronenpaar auf. Läuft die Reaktion ab? Ein Wasserteilchen H zwei O reagiert mit einem Fluoridion F Minus. Das Wassermolekül hat nicht bindende Elektronenpaare. Es ist damit eine Base. Das Fluoridion hat eine abgeschlossene Elektronenkonfiguration. Es hat acht Außenelektronen. Kann keine Elektronen mehr aufnehmen. Es ist ebenfalls eine Lewis Base. Zwischen Base und Base kann nach Lewis keine Reaktion stattfinden. Das geht nur zwischen Säure und Base. Und nicht zwischen zwei Basen. Achtung. Ich meine hier “nur“ die Reaktion nach Lewis. Nicht irgendeine Wechselwirkung zwischen den beiden Teilchen. Fassen wir zusammen: Wir haben das Wassermolekül. Wir wollen es nun nach Arrhenius, Brønsted und Lewis nach den Beispielen Klassifizieren. Nach Arrhenius liefern Säuren Wasserstoffionen. Basen Hydroxidionen. Nach Brønsted liefern Säuren Wasserstoffionen. Basen nehmen Wasserstoffionen auf. Das Hydroxidion wird nach Brønsted überhaupt nicht erwähnt. Nach Lewis liefen Basen Elektronenpaare bei chemischen Reaktionen. Säuren nehmen Elektronenpaare auf. Das kann man sich als Elektronenübertragung vorstellen. Für die Vorstellung nach Lewis braucht man weder ein Hydroxidion noch ein Wasserstoffion. Da nach Arrhenius ein Wassermolekül sowohl ein Wasserstoffion als auch ein Hydroxidion bildet, bezeichnet man dieses Teilchen als neutral. Nach Brønsted kann das Wassermolekül sowohl als Säure, als auch Base wirken. Daher nennt man das Wassermolekül ampholytisch. Ist nun das Modell nach Lewis das Beste? Und in jedem Fall umfassendste? Nicht unbedingt. Ein Wassermolekül wirkt hier immer nur basisch. Das war ein weiterer Film von Andre Otto. Ich wünsche Euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss.