Starke Säuredefinition und Beispiele

Eine starke Säure ist eine Säure, die in einer wässrigen Lösung vollständig dissoziiert oder ionisiert ist. Es ist eine chemische Spezies mit einer hohen Fähigkeit, ein Proton zu verlieren, H⁺. In Wasser verliert eine starke Säure ein Proton, das vom Wasser zur Bildung des Hydroniumions eingefangen wird:

HA (aq) + H₂O → H₃Ö⁺(aq) + A^-(aq)

Diprotische und polyprotische Säuren können mehr als ein Proton verlieren, aber der pKa-Wert und die Reaktion der "starken Säure" beziehen sich nur auf den Verlust des ersten Protons.

Starke Säuren haben eine kleine logarithmische Konstante (pKa) und eine große Säuredissoziationskonstante (Ka).

Die meisten starken Säuren sind ätzend, einige der Supersäuren jedoch nicht. Im Gegensatz dazu können einige der schwachen Säuren (z. B. Flusssäure) stark ätzend sein.

Mit zunehmender Säurekonzentration nimmt die Fähigkeit zur Dissoziierung ab. Unter normalen Bedingungen in Wasser dissoziieren starke Säuren vollständig, extrem konzentrierte Lösungen jedoch nicht.

Beispiele für starke Säuren

Während es viele schwache Säuren gibt, gibt es nur wenige starke Säuren. Die üblichen starken Säuren umfassen:

• HCl (Salzsäure)
• H₂SO₄ (Schwefelsäure)
• HNO₃ (Salpetersäure)
• HBr (Bromwasserstoffsäure)
• HClO₄ (Perchlorsäure)
• HI (Iodwasserstoffsäure)
• p-Toluolsulfonsäure (eine organische lösliche starke Säure)
• Methansulfonsäure (eine flüssige organische starke Säure)

Die folgenden Säuren dissoziieren fast vollständig in Wasser, so dass sie häufig als starke Säuren angesehen werden, obwohl sie nicht saurer sind als das Hydroniumion H₃Ö⁺:

• HNO₃ (Salpetersäure)
• HClO₃ (Chlorsäure)

Einige Chemiker halten das Hydroniumion, die Bromsäure, die Periodsäure, die Perbromsäure und die Periodsäure für starke Säuren.

Wenn die Fähigkeit, Protonen zu spenden, als primäres Kriterium für die Säurestärke herangezogen wird, wären die starken Säuren (von den stärksten zu den schwächsten):

• H [SbF₆] (Fluorantimonsäure)
• BFS₃HSbF₅ (Magische Säure)
• H (CHB₁₁Cl₁₁) (Carboran-Supersäure)
• BFS₃H (Fluorschwefelsäure)
• CF.₃SO₃H (Trifluoressigsäure)

Dies sind die "Supersäuren", die als Säuren definiert sind, die saurer als 100% ige Schwefelsäure sind. Die Supersäuren protonieren permanent Wasser.

Faktoren, die die Säurestärke bestimmen

Sie fragen sich vielleicht, warum die starken Säuren so gut dissoziieren oder warum bestimmte schwache Säuren nicht vollständig ionisieren. Ein paar Faktoren spielen eine Rolle:

• Atomradius: Mit zunehmendem Atomradius steigt auch der Säuregehalt. Beispielsweise ist HI eine stärkere Säure als HCl (Jod ist ein größeres Atom als Chlor)..
• Elektronegativität: Die elektronegativere konjugierte Base im gleichen Zeitraum des Periodensystems ist (A^-), desto saurer ist es.
• Elektrische Ladung: Je positiver die Ladung eines Atoms ist, desto höher ist sein Säuregehalt. Mit anderen Worten, es ist einfacher, ein Proton von einer neutralen Spezies zu nehmen als von einer mit einer negativen Ladung.
• Gleichgewicht: Wenn eine Säure dissoziiert, ist das Gleichgewicht mit ihrer konjugierten Base erreicht. Bei starken Säuren begünstigt das Gleichgewicht das Produkt stark oder steht rechts von einer chemischen Gleichung. Die konjugierte Base einer starken Säure ist viel schwächer als die Base Wasser.
• Lösungsmittel: In den meisten Anwendungen werden starke Säuren in Bezug auf Wasser als Lösungsmittel diskutiert. Acidität und Basizität haben jedoch in nichtwässrigen Lösungsmitteln Bedeutung. Beispielsweise ionisiert Essigsäure in flüssigem Ammoniak vollständig und kann als starke Säure angesehen werden, obwohl es sich in Wasser um eine schwache Säure handelt.