Säuren und Basen im Alltag –
Wo werden sie jeden Tag verwendet?
Inhaltsverzeichnis
1. Säuren und Basen im Alltag:2
1.1. Warum Milch Sauer wird, Fruchtsäure. 3
1.2. Lösen von Fettflecken mit Seifenlaug:5
1.3. Säure-Base Haushalt :7
2. Säuren und Basen. 8
2.1. Protolyse. 9
3. Der pH- und pOH-Wert:12
4. Quellenverzeichnis:14
1. Säuren und Basen im Alltag:
Wir haben täglichen Kontakt mit Säuren und Basen, welche sogar teilweise wichtig für uns sind .Im alltäglichen Sprachgebrauch meint man mit einer Säure einen Stoff, der sauer schmeckt oder ätzend wirkt, bzw. andere Stoffe angreift und mit einer Base ( Lauge) denkt man an einen Stoff der seifig schmeckt.
Doch wie würde sonst unser Obst schmecken, wenn es keine Fruchtsäure gäbe oder wie würde unser Magen das Essen verdauen wollen ohne Magensäure oder wie wolle man einen verstopften Abfluss ohne Rohreiniger wieder frei bekommen? Man sieht hierbei, dass Säure und Basen einen wichtigen Teil in unserem Alltag ausmachen.
1.1. Warum Milch Sauer wird, Fruchtsäure
Warum Milch sauer wird:
Jeder kennt es, den Geschmack von saurer Milch. Wenn man zum Beispiel an einem warmen Tag sich eine Tasse Kaffee genehmigen will und dann auf einmal bemerkt dass der Kaffee säuerlich schmeckt und die Milch mal genauer betrachtet, fällt einem auf das sie den ganzen Tag in der Sonne gestanden ist. Bloß warum schmeckt sie jetzt säuerlich? Dieses folgende Schaubild hier soll das genauer Erklären:
[1]
Links vom Pfeil befindet sich der Zucker in der Milch, die Laktose. Dieser Zucker kann durch Bakterien sehr leicht zu der Säure auf der rechten Seite, der Milchsäure zersetzt werden. Dieser Vorgang verläuft in kühler Umgebung langsamer als in warmer. Deshalb wird die Milch in der Sonne oder allgemein in warmer Umgebung schneller sauer, wie wenn man sie in den Kühlschrank stellt.
Wenn nun viel Säure in einer Milch vorhanden ist, dann fängt sie an zu gerinnen, da in der Milch die Eiweiße protoniert werden und somit einige Bindungen aufbrechen.
Die Aufgebrochenen Bindungen fügen sich wieder zusammen aber nicht nach ihrer eigentlich vorgesehenen Struktur, sondern rein zufällig. Dadurch entstehen dann auch die Klumpen die in der sauren Milch vorhanden sind. [2]
Fruchtsäure:
Jeder von uns isst doch auch gerne mal einen leckeren Apfel, besonders die Grünen, denn die sind noch schön sauer. Doch warum sind sie eigentlich sauer? Das liegt an der Fruchtsäure. Sie wird als Sammelbegriff für in dem Obst vorkommenden organischen Hydroxycarbonsäuren( z.B Milchsäure) und Dicarbonsäuren( z.B Oxalsäure) bezeichnet.
Die meisten Fruchtsäuren sind α-Hydroxycarbonsäuren und der Rest Dicarbonsäuren. Es gibt aber auch Säuren wie z.B die Apfelsäure die zu beiden Gruppen zählt. Diese Zusatzstoffe müssen nicht auf Lebensmitteln gekennzeichnet werden.
Die Fruchtsäuren kommen in vielen Pflanzen, vor allem in ihren Früchten, vor. Durch sie bekommen die Früchte ihren sauren Geschmack. Die Anionen der Säuren stellen im Stoffwechsel a.....[Volltext lesen]
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Bitte Dokument downloaden. 1.3. Säure-Base Haushalt :
Der Säure-Base Haushalt regelt bei einem pH-Wert von 7,4 den Stoffwechselvorgang. Damit der pH-Wert bei 7,4 bleibt tragen der Gasaustausch der Lunge, sowie die Puffereigenschaften des Blutes und der Gewebe und der Ausscheidungsmechanismen der Niere dazu bei. Ist der pH-Wert kleiner als 7,35 führt das zu einer Übersäuerung(Azidose) und wenn der pH-Wert größer als 7,45 ist dann führt das zu einer Untersäuerung( Alkalose) und das kann sich lebensbedrohlich auswirken.
Die Blutpuffer im Blut sind dafür zuständig das der pH-Wert konstant bei 7,4 bleibt. Es gibt aber eine sogenannte Pufferkapazität, das heißt das wenn man eine bestimmte Menge an Säure oder Base in das System hinzugibt verändert das den pH-Wert nicht sehr. Somit ist ein System stabiler gegenüber pH-Wert Änderungen, je größer die Pufferkapazität ist.
Das System hat seine größte Pufferkapazität im Bereich seines pK-Wertes. Deswegen sollte der pK-Wert eines Puffersystems des Blutes möglichst nahe am pH Wert ( 7,4) liegen. Doch nicht nur das ist wichtig. Die Konzentration des Puffersystems spielt auch eine wichtige Rolle. Das Teil-PuffersystemProtein-Anionen-Puffer, also der Eiweißpuffer, ist aufgrund seiner hohen Konzentration von Proteinen bedeutend. Er macht somit 93% der Pufferwirkung des Blutes aus.
Die Histidinreste der Proteine sind wichtig, da Histidin die einzige Aminosäure ist deren gleichgeladene Teilchen (Isoelektrische Punkte) bei einem neutralen pH-Wert liegen. Damit können sie als Protonendonatoren oder Akzeptoren wirken, um den pH-Wert zu stabilisieren. Das Bicarbonat-Puffersystem ist Körperlich dennoch wichtiger als der Eiweißpuffer, obwohl es nur 3% der Gesamtpufferkapazität des Blutes ausmacht.
Da Kohlendioxid ausgeatmet wird ist es ein offenes System. Der Körper kann den pH-Wert nun über die Atemfrequenz und die Atemtiefe und über die Nieren beeinflussen. Andere Teil-Puffersysteme werden als NBP (Nicht-Biocarbonat-Puffer) zusammengefasst. Eine Azidose tritt auf wenn der Blut pH-Wert < 7,35 liegt und eine Alkalose tritt auf wenn der Blut pH-Wert > 7,45.
2. Säuren und Basen
Bröhnsten hat Stoffe nach ihrer Fähigkeit Protonen abgeben oder aufnehmen zu können unterschieden. Säuren sind Protonendonatoren (Protonenspendender), die in der Lage sind, Protonen
(H+) an einen Reaktionspartner zu übertragen und Oxonium-Ionen(H3O+) zu bilden. Basen sind Protonenacceptoren (Protonenfänger), die in
wässriger Lösung in der Lage sind Protonen zu empfangen und Hydroxid-Ionen (OH−) zu bilden.
Wenn Base und Säure im gleichen Verhältnis zueinander stehen neutralisieren sie sich. Bei der Verbindung von Säure .....
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Bitte Dokument downloaden. Protonenübertragungsreaktionen (Protolyse).
Zum Beispiel: Die beiden Gase HCL (Hydrogenchlorid) und NH3 (Ammoniak) reagieren durch Protolyse miteinander.
HCL + NH3 NH4+ + Cl-
H+ NH4Cl
Wasser ist ein Ampholyt und kann somit mit vielen Stoffen Protoylsereaktionen eingehen, da es als Säure und auch als Base reagieren kann. Wenn ein Oxonium-Ion (H3O+) entsteht liegt eine saure Lösung vor, da das Wasser jetzt als Base reagiert.
H+
HNO3 + H2O H3O+ + NO3-
Salpetersäure Oxonium-Ion Nitrat-Ion
Entsteht bei dieser Reaktion jetzt aber ein Hydroxid-Ion (OH-), ist eine basische Lösung entstanden. Das Wasser wirkt nun als Säure.
H+
S2- + H2O OH- + HS-
Sulfid-Ion Hydroxid-Ion Hydrogensulfid-Ion
Es gibt auch neutrale Lösungen, das heißt dass im Wasser gleichviele H O und HO – Ionen vorliegen. Sie entstehen durch die Autoprotolyse zwischen Wasser und Molekülen .
H+
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Bitte Dokument downloaden. z.B :c(H3O+)= 10-9 mol L-1 ;c(OH- )= 10-5 mol L-1
Nach dem Ionenprodukt des Wasser gilt, das Oxonium-Ionen mal Hydroxid-Ionen gleich 10-14 mol² L ² ergeben muss:
c(H O ) c(OH )= 10-14 mol² L ²
Aus Säuren entstehen deprotonierte Teilchen, da sie Protonen abgeben. Aus Basen entstehen somit protonierte Teilchen, da sie Protonen aufnehmen. Beide Teilchen zusammen ergeben ein korrespondierendes Säure-Base-Paar. z.B: Salpetersäure in Wasser :
H+
HNO3 + H2O H3O+ + NO3- 1.Säure-Base-Paar: HNO3/NO3-
Säure1 Base2 Säure2 Base1 2.Säure-Base-Paar: H3O+ /H2O
3. Der pH- und pOH-Wert:
Die Konzentration der Oxonium-Ionen c(H30+) und der Hydroxid-Ionen(OH-) kann man auch als pH-Wert und pOH-Wert angeben. Dies kann man mit einer einfach mathematischen Formel berechnen:
Der pH-Wert rechnet man mit dem negativen dekadischen Logarithmus der Oxonium-Ionen-Konzentration:
pH= -lg c(H3O+)
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Quellen & Links