5.4 : Gleichgewichtslage bei Säure-Base-Reaktionen

In jeder Lösung gibt der pK_a-Wert an, ob eine Säure vollständig dissoziiert ist oder nicht. Ein negativer pK_a entspricht einer stärkeren Säure, wohingegen ein positiver pK_a einer schwächeren Säure entspricht. Betrachten Sie die Reaktion zwischen Ammoniak und einem Ethoxidion. Bei dieser Reaktion ist Ethanol mit einem pK_a-Wert von 15,9 eine stärkere Säure als Ammoniak mit einem pK_a-Wert von 38. Denken Sie daran, dass die starke Säure eine schwache konjugierte Base bildet und eine schwache Säure eine starke konjugierte Base bildet. Daher ist das Ethoxidion eine schwache Base.

Abbildung 1. Säure-Base-Reaktion zwischen Ammoniak und einem Ethoxidion

Bei einer gleichgewichtskontrollierten Säure-Base-Reaktion begünstigt die Gleichgewichtslage immer die Bildung der schwächeren Säure und der schwächeren Base. Dies liegt daran, dass die schwächere Säure und die schwächere Base aufgrund ihrer niedrigeren potenziellen Energien die stabilsten Spezies sind. Daher begünstigt das Gleichgewicht bei dieser Reaktion die Bildung des Ethoxidions und des Ammoniaks.

Darüber hinaus kann die Lage des Gleichgewichts auch anhand der Gleichgewichtskonstante ermittelt werden, die aus pK_a -Werten berechnet wird. Für eine Säure-Base-Reaktion kann die Gleichgewichtskonstante K_eq berechnet werden, indem der pK_a -Wert der Säure auf der linken Seite vom pK_a -Wert der Säure auf der rechten Seite subtrahiert und dann der Antilog des Ergebnisses gebildet wird. Abhängig vom Wert der Gleichgewichtskonstante wird die Lage des Gleichgewichts bestimmt. Wenn der Wert von K_eq größer als 1 ist, liegt die Gleichgewichtslage weit auf der Produktseite. Andererseits liegt das Gleichgewicht bei einer Gleichgewichtskonstante kleiner als 1 weit auf der Seite der Reaktanten.