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Autoprotolyse des Wassers – Dissoziation

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Die Autor*innen
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André Otto
Autoprotolyse des Wassers – Dissoziation
lernst du in der Oberstufe 8. Klasse - 9. Klasse

Autoprotolyse des Wassers – Dissoziation Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Autoprotolyse des Wassers – Dissoziation kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere den pH-Wert.

    Tipps

    Der pH-Wert berechnet sich aus der Konzentration der Hydronium-Ionen.

    Lösung

    Die Protolysereaktion ist eine Reaktion mit Protonenübergang. Nimmt Wasser daran teil, entstehen Hydronium- oder Hydroxid-Ionen. Diese Ionen machen den basischen und sauren Charakter einer Lösung aus. Um diesen klar benennen zu können, gibt es den pH-Wert. Er gibt der Konzentration einen einfachen Zahlenwert. Der pH-Wert wird berechnet als negativer dekadischer Logarithmus aus der Konzentration der Hydronium-Ionen.

    Als mathematische Formel sieht das wie folgt aus : $pH= -lg~c({H_3O}^+)$.

  • Nenne die Konzentrationen der durch Autoprotolyse entstandenen Ionen in neutralem Wasser.

    Tipps

    Die Konzentrationen der zwei Ionen in neutralem Wasser sind gleich hoch.

    Reines Wasser enthält Hydronium- und Hydroxid-Ionen.

    Lösung

    Durch die Autoprotolyse des Wassers entstehen im elektrisch neutralen Wasser zwei verschiedene Ionen. Das sind Hydronium-Ionen ${H_3O}^+$ und Hydroxid-Ionen ${OH}^-$. Sie entstehen durch den Übergang eines Protons von einem Wassermolekül zu einem anderen. In neutralem Wasser sind die Konzentrationen dieser Ionen genau gleich. Im Sauren überwiegen die Hydronium-Ionen und im Basischen die Hydroxid-Ionen.

  • Entscheide, welche Reaktionsgleichung die Autoprotolyse des Wassers beschreibt.

    Tipps

    Ausgangsstoff für die Autoprotoyse ist Wasser.

    Überprüfe, ob auf beiden Seiten des Reaktionspfeils gleich viele Atome derselben Sorte vorhanden sind.

    Lösung

    Die Autoprotolyse ist eine Reaktion, bei der ein Proton von einem auf ein anderes Wassermolekül überwechselt. Es entstehen so aus zwei Wassermolekülen ein Hydronium-Ion und ein Hydroxid-Ion. Die Reaktionsgleichung lautet:

    $2~H_2O \to {H_3O}^+ + {OH}^-$.

    Um sicher zu gehen, dass die Reaktionsgleichung stimmt, solltest du immer den Massenerhalt und den Ladungserhalt prüfen. Es müssen links und rechts des Reaktionspfeils gleich viele Teilchen derselben Sorte vorhanden sein und auch die Gesamtladung muss übereinstimmen.

  • Benenne die gezeigten chemischen Formeln.

    Tipps

    Wenn das Teilchen eine Ladung besitzt, wird es als Ion bezeichnet.

    Wenn Wasser ein Proton aufnimmt, wird es zu einem Hydronium-Ion.

    Lösung

    Alle gezeigten Verbindungen enthalten das Element Wasserstoff. Wasserstoff kann durch verschiedene Verknüpfungen ganz unterschiedliche Stoffe hervorbringen. Wasser ist ein wichtiger Stoff unserer Erde. Ein Wasserstoff-Ion (Proton) $H^+$ besteht nur aus einem Proton. Es kann von einem Wassermolekül aufgenommen werden. Dann wird es zu einem Hydronium-Ion ${H_3O}^+$. Gibt das Wassermolekül dagegen ein Proton ab, wird es zu einem Hydroxid-Ion ${OH}^-$.

  • Erkläre, was man unter der Autoprotolyse des Wassers versteht.

    Tipps

    Wasserstoffionen bestehen nur noch aus einem Proton. Sie geben der Protolyse ihren Namen.

    Die Autoprotolyse braucht keine weitere Energie von außen, um abzulaufen.

    Lösung

    Die Autoprotolyse ist eine wichtige Reaktion des Wassers. Sie beeinflusst die gesamte Säure-Base-Chemie, da diese im wässrigen Medium stattfindet. Die Autoprotolyse ist die Grundlage des pH-Werts. Außerdem ist diese Reaktion der Grund, warum auch destilliertes, reines Wasser Strom leiten kann. Es liegen nämlich frei bewegliche Ionen durch die Autoprotolyse vor.

  • Beschreibe die Bedeutung der Autoprotolyse des Wassers für den pH-Wert.

    Tipps

    Die Protolyse beinhaltet immer einen Übergang von Protonen.

    Die pH-Wert Skala reicht von 0 bis 14.

    Lösung

    Für jede chemische Gleichgewichtsreaktion kann das Massenwirkungsgesetz aufgestellt werden. Damit wird eine Gleichgewichtskonstante berechnet. Im Falle der Autoprotolyse des Wassers kann die Konstante $K_W$ berechnet werden. Sie bildet die Grundlage für den pH-Wert und legt mit 14 den Gesamtbereich fest.

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