Protolyse

Fach Chemie

Klasse 10

Autor joflo

Veröffentlicht am 04.08.2018

Schlagwörter

Protolyse

Zusammenfassung

Dieses Referat behandelt einen wichtigen Vorgang in der anorganischen Chemie, der Protolyse. Es erläutert, was die Protolyse ist und welche Moleküle und Chemikalien bei diesem Vorgang von Bedeutung sind.

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Bei der sogenannten Protolyse handelt es sich um einen Vorgang in der anorganischen Chemie. Dieser Vorgang wird auch protolytische Reaktion genannt, mit welcher oft fälschlicherweise die Abspaltung von Protonen beschrieben wird.

Die eigentliche Protolytische Reaktion beschreibt der Übertrag eines Protons zwischen zwei Reaktionspartnern. Den Übertrag des Protons zwischen den beiden Reaktionspartnern ermöglicht laut der Brønstedschen Säure-Base-Theorie eine Säure, welche Protonenspender oder auch Protonendonator genannt wird. Der empfangende Reaktionspartner ist eine Base, meist Wasser, nimmt die Protone auf und wird daher als Protonenakzeptor bezeichnet.

Eine typische protolytische Reaktion

Eine typische Protolytische Reaktion ist kann mit folgender Reaktionsgleichung dargestellt werden: „(H2SO2) + (2H2O) = (H3O+) + (H2O) + (HSO4-) = (2H30) + (+SO2-4)“. Das Molekül „H2SO4“ und das Ion „H3O+“ sind in dieser Rekationsgleichungen die oben genannten Säuren nach der Brønstedschen Säure-Base-Theorie. Das „H2O“, welches übrigens für Wasser steht und das „SO42“ sind die Basen und somit auch die empfangenden Reaktionspartner, also die sogenannten Protonenakzeptore.

Säuren als Protonendonator
Verschiedenste Säuren wie zum Beispiel Salpetersäure können als Protonendonator agieren. Aus ihnen werden die Protonen gelöst um in den Protonenakzeptor zu gelangen. Auch dieser Vorgang des lösens des Protons aus der Säure ist selbstverständlich in der Brønstedschen Säure-Base-Theorie beinhaltet. Sie besagt sogar weiterhin noch, das ausschließlich Säuren als Protonendonator in Frage kommen. Ebenfalls sollen wie bereits erwähnt die Säuren erst überhaupt für den Übertrag, also sie gesamte Protolyse verantwortlich sein.

Basen als Protonenakzeptore

Laut der Brønstedschen Säure-Base-Theorie können als Protonenakzeptore nicht nur Basen in Frage kommen, sie sind jedoch der Normalfall. Auf den Sonderfall bei denen Lösungsmittel anstelle von Basen agieren, wird in diesem Referat weiter unten eingegangen. Hauptsächlich ist der Protonenakzeptor Wasser. Die Base, welche als Protonenakzeptor fungiert, nimmt die Protonen, welche vom Protonendonator abgesondert wurden in sich auf.

Ampholyte

In der oberen Reaktionsgleichung spielt das „HSO4-“ eine eher außergewöhnliche Rolle. Je nach dem in welche Richtung die Reaktion ausgerichtet wird kann es als Protonenakzeptor, also den empfangenden Reaktionspartner oder als Protonendonator, also der Reaktionspartner welche das proton „spendet“ agieren. Als Reaktionspartner agierende Substanzen wie das HSO4-, welche sowohl als Protonendonator sowie auch als Protonenakzeptor fungieren können, werden Ampholyte genannt.

Die Autoprotolyse

Eine Form der Protolytischen Reaktion stellt die „Autoprotolyse“ dar. Bei der Autoprotolyse welche auch Autodissoziation genannt wird handelt es sich um eine Protolyse der das reine „H2O“, also Wasser unterliegt. Bei der Autodissoziation entstehen Hydroxidonen und Oxoniumionen, beides Wassermoleküle welche als Protonendonatoren sowie als Protonenakzeptoren reagieren können.

Leitfähigkeit

Bei den Autoprotolysen und auch allgemein allen anderen Protolysen, bei denen Wasser als Protonenakzeptor agiert, ist es sehr wichtig die Leitfähigkeit des Wassers möglichst gering zu halten. Wasser ist im eigentlichen Sinne nicht leitfähig aber verschiedene Mineralien, Salze und andere „Verunreinigungen“ im Wasser verleihen ihm die Leitfähigkeit. Auch nach sehr gründlichem reinigen und dem destillieren des Wassers, kann eine sehr geringe Leitfähigkeit nicht komplett verhindert werden. „Destillieren“ bedeutet, dass das Wasser verdampft wird und man den Wasserdampf anschließend wieder herunterkühlt um so die Verunreinigungen los zu werden, da diese nicht verdampfen. Auch werden alle Röhrchen, Kolben und andere Laborgeräte gründlich gereinigt und poliert. Chemiker und Laboranten vermuten, dass die oben genannte geringe Leitfähigkeit trotzdem auf eine sehr geringe Leitfähigkeit von Wasser zurückzuführen ist.

Protolysen herbeigeführt durch Lösungsmittel

Neben Protolysen in wässrigen Lösungen, können Protolysen auch Mithilfe von Lösungsmitteln stattfinden. Beispiele hierfür sind zum Beispiel die Chemikalien Ethanol und Ethanol. Die Reaktionsgleichung „(2 NH3) = (NH4+) 1 (NH2-) bildet die Autoprotolyse von flüssigen Ammoniak, welcher in die Ionen Amid und Ammonium, aus welchem Ammoniumnitrat hergestellt werden kann, zerfällt.

Ammoniak

Obwohl die Protolyse von flüssigem Ammoniak nicht zu den klassischen Protolysen zählt und im eigentlichen Sinne streng genommen sogar eine Autoprotolyse ist gehört sie dennoch zu den populärsten Protolysen überhaupt. Der Grundstoff, das flüssige Ammoniak ist eine chemische Verbindung von flüssigem Stickstoff und Flüssigem Sauerstoff. Ammoniak ist eine Verbindung, welche in der Natur häufig vorkommt aber trotzdem hoch giftig ist. Ammoniak entsteht zum Beispiel beim Zerfall eines toten Körpers oder eines Tierkadavers. Da Ammoniak allerdings auch ein fossiler Energieträger ist und auch in einigen Reinigungsmitteln vorkommt, wird es auch in Massen industriell hergestellt und verarbeitet.

Verwechslung mit Proteolyse

Da der Begriff „Protololyse“ dem Begriff „Proteolyse“ sehr nah ist, wird dieser oft Verwechselt. Verwechslungen zwischen diesen zwei Begriffen der Chemie unterlaufen erstaunlicherweise jedoch nicht nur Schülern und Chemiestudenten, sondern sogar auch Proffessoren, Chemikern und Fachbuchautoren. Bei der Proteolyse handelt es sich um den Abbau von Proteinen. Der Vorgang der Proteolyse hat also mit dem Übertrag von Protonen der protolyse überhaupt nichts zu tun, als die verblüffende ähnlichkeit des Namens.

Schlusswort

Die Protolyse ist ein bedeutender Vorgang in der anorganischen Chemie. Der Vorgang ist nicht so komplex wie er scheint. Kennt man die Grundbegriffe und die diversen Chemikalien welche als Protonendonator sowie als Protonenakzeptor fungieren können, hat man das meisste verstanden. Die Protolytischen Reaktionen zu lernen und verstehen ist essentiell für jeden, der einmal in einem Labor arbeiten will.