Säure-Donatoren verstehen: Eigenschaften und Typen

In großem Maße sind alle Säuren Donatoren, aufgrund der Tatsache, dass sie Protonen an einen protonakzeptierenden Base spenden. In Säuren ist dieses Proton ein hochreaktives Wasserstoffion, das von Wassermolekülen akzeptiert wird, um Hydroniumionen zu produzieren. Säuren variieren in ihrer Fähigkeit, Protonen zu spenden, sowie in ihrer Charakterisierung basierend auf den Lowry-Brønsted- und Lewis-Theorien.

Starke und schwache Säure-Donatoren

Säuren sind starke Donatoren, wenn alle Wasserstoffionen dissoziiert sind und die Säure vollständig ionisiert ist. Schwächere Donatoren bleiben teilweise dissoziiert und geben keine Protonen leicht ab. Zu den stärkeren Donatoren zählt Wasserstoffiodid, das vollständig in Wasserstoff- und Iodidionen dissoziiert. Zu den schwächsten zählt das Hydroxidion, das Protonen bereitwillig akzeptiert, anstatt sie abzugeben. Diese werden konjugierte Basen genannt. Mehr Säure-Donator-Eigenschaften bedeuten weniger konjugierte Base-Eigenschaften und umgekehrt.

Lowry-Brønsted-Säuren

Die Lowry-Brønsted-Theorie definiert eine Säure als Protonendonator. Laut diesem Modell wird in der Reaktion zwischen Wasserstoffchlorid und Wasser, um Hydronium- und Chloridionen zu produzieren, Wasserstoffchlorid als Brønsted-Säure beschrieben, als Protonendonator; Wasser ist die Brønsted-Base, als Protonakzeptor. Auf der Produktseite sind Hydroniumionen die Brønsted-Säuren, während Chloridionen die Brønsted-Basen sind.

Lewis-Säure

Die Lewis-Theorie kategorisiert Säuren basierend auf Elektronenpaaren statt Protonen. Eine Lewis-Säure ist ein Elektronenpaarakzeptor. In derselben oben beschriebenen Reaktion ist Wasserstoffchlorid die Lewis-Säure, weil es Elektronen in sein leeres Orbital akzeptiert, gespendet vom Wassermolekül. Dies steht im Einklang mit der Frontier-Molekülorbital-Theorie (FMO), die Lewis-Säuren als über ihr niedrigstes unbesetztes Molekülorbital interagierend einstuft.

Beziehung zwischen Brønsted-Lowry und Lewis-Theorie

Die Brønsted-Lowry- und Lewis-Theorien sind miteinander verwoben. Beide definieren dieselbe Verbindung als Säuren, jedoch spendet eine Brønsted-Säure Wasserstoffionen, während das Wasserstoffion selbst eine Lewis-Säure ist. Brønsted-Säure wird als dasselbe wie Protonenbewegung zwischen Lewis-Basen betrachtet. Außerdem sind Brønsted-Säuren Protonendonatoren, weil sie keine freien Elektronenpaare besitzen. Nicht alle Lewis-Säuren sind Brønsted-Säuren, da einige möglicherweise nicht einmal Protonen zum Spenden haben.