Chemie erklärt: Säuren (1)
Von so vielen Menschen höre ich bei Thema Chemie immer: „Oh Gott. Das habe ich in der Schule nie kapiert.” gefolgt von einem innerlichen Verschließen dem Thema gegenüber. Diejenigen werden hier wohl auch nicht weiterlesen. Für alle, die es jedoch immer schade fanden, dass sie von Chemie nicht so viel wissen, gibt es hier die Reihe Chemie erklärt.Hier soll es nun um die Säuren gehen, etwas, das jedem schon begegnet ist. Oder gibt es hier jemanden, der oder die noch nicht von saurem Sprudel, sauren Drops, Magensäure, Zitronensäure, Säurungsmitteln, Kohlensäure und, und, und… gehört hat? Wäre doch nett, etwas mehr darüber zu wissen. Anfangen wollen wir damit, die Gedanken schlauer Menschen nachzuvollziehen, die sich im Laufe der Zeit Gedanken darüber gemacht haben, bis wir irgendwann beim heutigen Stand der Dinge angekommen sind.
Die wohl älteste bekannte Säure ist der Essig, auf lateinisch acetum. Man glaubte, Säure sei ein Urstoff. Man bezeichnete sie als etwas essigartiges, lateinisch acidus. Das altgriechische ὄξος (oxos) bedeutet „Essiggeschmack haben, sauer werden”. Sowohl der lateinische als auch der griechische Begriff haben Eingang in die chemische Fachsprache gefunden. Acidität: (Stärke der) Säurewirkung. Acide: Säurewirkung haben, sauer sein. Bei oxos ist es nicht ganz so offensichtlich. Beim Namen für Sauerstoff, Oxygenium[1] klingt es durch. Was der Sauerstoff mit Säuren zu tun hat, werden wir in Kürze herausfinden. Die Oxidation hat – in den meisten chemischen Modellen – allerdings nichts mehr mit Säuren zu tun. Essig wurde schon im Altertum hergestellt und verwendet, z.B. wegen seiner desinfizierenden Wirkung. Außer dem Essig und verschiedenen Pflanzensäften, man denke an Rhabarber, Sauerampfer, Zitronen, Orangen usw. , waren aber lange Zeit keine anderen Säuren bekannt.
Im Laufe des Spätmittelalters und der Renaissance entdeckte man dann einige Säuren, die heute den Mineralsäuren zugeordnet werden. Man kannte das Scheidewasser[2], mit dem sich Silber aber kein Gold auflösen ließ. Man kannte das Königswasser[3], mit dem sich auch Gold auflösen ließ. Die schweflige Säure, später auch die Schwefelsäure und die Salzsäure, wurde entdeckt. Bis man ein Modell zur allgemeinen Beschreibung von Säuren hatte, dauerte es aber noch. Bevor Arrhenius Ende des 19. Jahrhunderts ein auch heute noch gelehrtes Modell, dass wir uns bald ansehen werden, entwickelte, entstand der Begriff der Base. Als Basen bezeichnete man Stoffe, die Säuren fixieren konnten und die die Wirkung von Säuren aufheben konnten.
Nach dieser Geschichtsstunde werden wir jetzt noch ein wenig ausholen müssen, bevor wir uns Arrhenius’ Modell zuwenden können. Dabei werden wir auch klären, wie der Sauerstoff zu seinem Namen kam.
Das erste Prinzip, das man formulierte, war folgendes: anscheinend entstanden Säuren, wenn Nichtmetalloxide in Wasser gelöst wurden, und Basen, wenn Metallhydroxide in Wasser gelöst wurden. Was sind jetzt Metalle und Nichtmetalle? Was sind Oxide? Was sind Hydroxide? Keine Angst, allzu fachchinesisch wird es nicht. Der große Teil der Elemente sind Metalle. Und die kennen Sie: glänzende Stoffe, die Strom leiten können, zum Beispiel Kupfer, Eisen, Aluminium, Silber, Quecksilber, Gold, Platin usw. usf. Das soll uns hier auch ausreichen. Der Rest sind Nichtmetalle[4]. Also Kohlenstoff (Bleistiftmine), Schwefel, Phosphor, Sauerstoff, Stickstoff, Chlor… Oxide sind Verbindungen mit Oxygenium (Sauerstoff). Mit einer Verbindung meint man einen Stoff, der aus verschiedenen Elementen besteht und nicht unbedingt die Eigenschaften irgendeines seiner Bestandteile haben muss[5]. Denken Sie an Ihr Kochsalz: das besteht aus Natrium, einem Metall, und Chlor, einem aggressiven Gas. Weder von dem einen noch von dem anderen merkt man beim Kochsalz noch irgendetwas.
Nichtmetalloxide sind also Verbindungen von Nichtmetallen mit Sauerstoff. Bei den Hydroxiden kommt noch der Hydrogenium[6] (Wasserstoff) ins Spiel. Bei einem Hydroxid enthält die Verbindung zu gleichen Teilen Hydrogenium und Oxygenium[7]. Ein Metallhydroxid ist also eine Verbindung eines Metalls mit gleichen Teilen Wasserstoff und Sauerstoff.
Jetzt können wir uns schon fast dem „Säurenmacher” zuwenden. Den gibt es dann beim nächsten Mal, den guten alten Arrhenius im dritten Teil.
- [1] Zu deutsch etwa: Säurenmacher. ↩
- [2] Salpetersäure ↩
- [3] Gemisch aus Salpeter- und Salzsäure ↩
- [4] Das stimmt so nicht ganz. Es gibt auch noch die Halbmetalle. Aber wir wollen es ja einfach halten. ↩
- [5] Sie kennen das: man schüttet Mehl und Wasser zusammen, rührt und knetet und heraus kommt ein Teig. ↩
- [6] Zu deutsch etwa: Wassermacher. Wasser ist die bekannteste Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff. ↩
- [7] Und jetzt zum letzten Mal: ganz so einfach ist es nicht, reicht uns aber trotzdem. ↩