Säuren bilden zusammen mit Hydroxiden oder Salzen eine weitere große Gruppe anorganischer Verbindungen. Sie sind im Leben eines jeden Menschen präsent. Sie finden sich unter anderem im Magensaft von Säugetieren, in Konservierungsmitteln oder in Zusatzstoffen zur Verbesserung des Geschmacks von Lebensmitteln. Sie sind auch eine wichtige Komponente in den Prozessen der chemischen Industrie.
Grundsätzlich bestehen Säuren aus Wasserstoffatomen und einem Säurerest. Unter Berücksichtigung der Art des Säurerestes werden diese Verbindungen in Oxosäuren und anaerobe Säuren unterteilt. Dementsprechend sind Oxosäuren solche, die ein Sauerstoffatom oder mehrere Sauerstoffatome im Säurerest enthalten. Die anaeroben enthalten sie nicht. Um mehr über die erste dieser Gruppen zu erfahren, empfehlen wir Ihnen die Lektüre des Artikels über Oxosäuren.
Säuren können auch in monoprotone Säuren (mit einem Wasserstoffatom im Molekül) und multiprotone Säuren (mit mehr als einem Wasserstoffatom) unterteilt werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass multiprotone Säuren in wässriger Lösung einer allmählichen elektrolytischen Dissoziation unterliegen. Dieser Prozess führt zur Bildung von Hydrogensalzen.
Wie der Name schon sagt, haben anaerobe Säuren keine Sauerstoffatome in ihrem Aufbau. Die einfachsten dieser Verbindungen sind Kombinationen aus Wasserstoff- und Nichtmetallatomen. Bei der Bildung der korrekten Summenformel muss die Wertigkeit des Wasserstoffatoms berücksichtigt werden, ebenso wie der vorhandene Säurerest.
Wie werden die Namen der einzelnen Säuren gebildet? Sie enthalten zuerst die Bezeichnung des Säurerests und dann wird das Wort "Säure" hinzugefügt, z.B.:
Säuren in wässrigen Lösungen werden elektrolytisch dissoziiert, d.h. sie zerfallen in Ionen - Wasserstoffkationen und Anionen des Säurerestes. Dadurch sind sie in der Lage, elektrische Ladungen in der Lösung zu transportieren, d.h. Strom zu leiten.
In wässrigen Lösungen zeigen sie eine saure Reaktion, die auf das Vorhandensein von Wasserstoffionen zurückzuführen ist. Ihr Gehalt kann z.B. durch Messung des pH-Wertes bestimmt oder visuell mit Hilfe von Indikatorpapier geschätzt werden, das sich je nach pH-Wert der Lösung verfärbt (rot für eine starke Säure und orange für eine schwache Säure).
Zur Gewinnung von anaeroben Säuren muss ein entsprechendes Gas in Wasser aufgelöst werden. So entsteht beispielsweise bei der Absorption von Chlorwasserstoff (einem gasförmigen Stoff) in Wasser Salzsäure. Die wichtigsten anaeroben Säuren sind also wässrige Lösungen der entsprechenden Hydride. Hydride hingegen werden durch direkte Synthese aus den Elementen gewonnen oder aus einem Salz abgetrennt, auf das eine starke Säure einwirkt. Die Löslichkeit dieser Gase in Wasser ist relativ hoch, so dass man Säuren mit hohen Konzentrationen erhalten kann.
Die am häufigsten verwendete anaerobe Säure ist Chlorwasserstoffsäure mit der Summenformel HCl, auch bekannt als Salzsäure. Der Säurerest ist in diesem Fall das Chloridion. Salzsäure ist eine farblose Flüssigkeit, deren Dichte größer als die von Wasser ist. Sie ist stark ätzend. Ihre konzentrierte Lösung (im Handel mit einer Höchstkonzentration von 38% erhältlich) setzt charakteristische weiße Dämpfe frei. Dies sind winzige Tröpfchen von Chlorwasserstoffsäure - der aus dem Behälter entweichende gasförmige Chlorwasserstoff verbindet sich mit dem Wasserdampf in der Luft und ist als "weißer Rauch" sichtbar. Wenn Salzsäure mit Stoffen, Leder oder Papier in Berührung kommt, zerstört sie diese. Bei allen Arbeiten, bei denen diese Verbindung verwendet wird, müssen Schutzbrille, Schutzkleidung und Handschuhe getragen werden. Außerdem ist besondere Vorsicht geboten, da die Verätzung durch Salzsäure gefährlich ist.
Unter Laborbedingungen und auch im industriellen Maßstab kann Salzsäure durch Auflösen des Gases Chlorwasserstoff in Wasser gewonnen werden. Die industrielle Herstellung dieser Verbindung wird häufig mit anderen chemisch-technischen Verfahren kombiniert, bei denen z. B. Chlorwasserstoff als Nebenprodukt anfällt. Beträchtliche Mengen an Chlorwasserstoffsäure werden bei der Elektrolyse von wässriger Natriumchloridlösung gewonnen. Das dabei entstehende Chlor und der Wasserstoff reagieren als Nebenprodukte miteinander und können als gasförmiges HCl in Wasser absorbiert werden.
Eine verdünnte Lösung von Salzsäure befindet sich im Magensaft von Menschen und anderen Säugetieren. Sie erfüllt eine Reihe wichtiger Funktionen im Verdauungsprozess. Salzsäure ist ein wichtiger Bestandteil vieler industrieller Prozesse. Sie wird unter anderem in der Metallverarbeitung, in der Textilindustrie oder in der Zuckerindustrie eingesetzt. Auch die pharmazeutische Industrie verwendet diese Verbindung, z.B. zur Herstellung von Präparaten gegen Säuremangel. Farbstoffe, die unter Verwendung von Chlorwasserstoffsäure hergestellt werden, sind in einigen farbigen Kosmetika enthalten.
Schwefelwasserstoffsäure ist ein weiteres Beispiel für eine anorganische anaerobe Säure mit der Summenformel H2S. Das Molekül dieser Säure setzt sich aus zwei Wasserstoffatomen und einem Schwefelatom zusammen. Bei dieser Verbindung handelt es sich um eine wässrige Lösung von Schwefelwasserstoff (dieses Gas ist nur schwer in Wasser löslich). Es ist eine farblose Flüssigkeit mit einem charakteristischen Geruch.
Wie andere anaerobe Säuren wird auch Schwefelwasserstoffsäure durch die Absorption von Schwefelwasserstoff in Wasser gewonnen. Dieses Gas hingegen wird durch direkte Synthese aus den Elementen oder in anderen Reaktionen gewonnen, bei denen H2S eines der Produkte ist. Schwefelwasserstoff ist hochgiftig. Selbst geringe Konzentrationen sind gefährlich. Daher ist bei der Arbeit damit besondere Vorsicht geboten.
Schwefelwasserstoffsäure wird hauptsächlich in chemischen Laboratorien verwendet. Sie wird zum Aufspüren von einigen Metallen verwendet. Außerdem ist sie als Inhaltsstoff in den Heilwässern vieler Kurbäder und in Präparaten zur Körperhaarentfernung zu finden.
Anaerobe Säuren sind eine recht große Gruppe chemischer Verbindungen mit charakteristischen Eigenschaften. Die bekanntesten davon sind natürlich Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelwasserstoffsäure, die in vielen Industriezweigen und in der Laborpraxis täglich verwendet werden.
Im Folgenden sind Beispiele für andere anaerobe Säuren aufgeführt:
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