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Mineralsäuren sind anorganische Säuren ohne Kohlenstoffgerüst (Ausnahme Kohlensäure). Im engeren Sinne umfasst der Begriff die drei starken Säuren Salzsäure (HCl), Schwefelsäure (H2SO4) und Salpetersäure (HNO3).
Mineralsäuren sind anorganische Verbindungen, deren saure Eigenschaften nicht auf Kohlenstoffketten, sondern auf mineralischen Ursprüngen basieren. Im weitesten Sinne umfasst der Begriff alle anorganischen Säuren, die – abgesehen von der Kohlensäure – keinen Kohlenstoff enthalten. Im engeren Sinne bezieht er sich auf die drei wichtigen starken Säuren: Salzsäure (HCl), Schwefelsäure (H2SO4) und Salpetersäure (HNO3). In manchen Lehrbüchern wird auch die Phosphorsäure (H3PO4) zu den Mineralsäuren gezählt.
Die Säurestärke einer Mineralsäure bestimmt, wie leicht sie ihr Proton (H+) in wässriger Lösung abgibt. Starke Säuren wie die Salzsäure (HCl, pKs ca. -6.0) dissoziieren nahezu vollständig. Das bedeutet, in einer 1-molaren HCl-Lösung liegen fast keine HCl-Moleküle mehr vor, sondern fast ausschließlich H3O+ und Cl- Ionen. Auch Schwefelsäure (pKs ca. -3.0) und Salpetersäure (pKs ca. -1.3) zählen zu den starken Säuren.
Salzsäure (HCl) ist eine einwertige, farblose, rauchende Flüssigkeit. Beim Erhitzen entweicht Chlorwasserstoffgas (HCl-Gas) mit stechendem Geruch. Biologisch ist sie als Bestandteil der Magensäure von Bedeutung: Sie denaturiert Proteine, wirkt bakterientötend und schafft das saure Milieu für das Enzym Pepsin. HCl oxidiert unedle Metalle (z.B. Mg, Zn) unter Bildung von Chloriden und Wasserstoff. Ihre Salze heißen Chloride. Wichtige Einsatzgebiete sind die chemische Analytik, die Herstellung von Chloriden und PVC, das Ätzen von Metallen sowie die Verwendung als Entkalker.
Schwefelsäure (H2SO4) ist eine zweiwertige Säure, die ihre Protonen schrittweise abgibt. Die erste Dissoziationsstufe verläuft fast vollständig (starke Säure), die zweite (vom Hydrogensulfat-Ion, HSO4-, zum Sulfat-Ion, SO4(2-)) ist schwächer. Schwefelsäure ist eine farblose, ölige, stark hygroskopische Flüssigkeit, die beim Mischen mit Wasser stark exotherm reagiert und organische Stoffe unter Schwarzfärbung zersetzt. Biologisch relevant ist sie als Bestandteil des sauren Regens (pH < 5), der zur Auswaschung wichtiger Kationen (Mg2+, K+, Na+) aus dem Boden und zur erhöhten Löslichkeit von giftigen Aluminiumionen führt. Sie oxidiert ebenfalls unedle Metalle zu Sulfaten und Wasserstoff. Einsatzgebiete: Düngemittel-, Sulfat- und Sprengstoffherstellung (als Nitriersäure mit HNO3), Trocknungsmittel, Katalysator und als Batteriesäure im Bleiakkumulator.
Salpetersäure (HNO3) ist eine einwertige, starke Säure und ein kräftiges Oxidationsmittel. Sie ist eine farblose bis gelbliche, rauchende Flüssigkeit (Bildung von NO2). Im Gegensatz zu HCl und H2SO4 vermag sie auch edlere Metalle wie Kupfer und Silber zu lösen, nicht jedoch Gold und Platin. Erst eine Mischung aus konzentrierter HCl und HNO3 im Verhältnis 3:1 – das sogenannte Königswasser – kann diese Edelmetalle auflösen. Biologisch sind die Salze der Salpetersäure, die Nitrate, wichtige Stickstoffquellen für Pflanzen und werden als Düngemittel eingesetzt. Technisch dient HNO3 zur Herstellung von Explosivstoffen (Nitroglycerin, TNT), zur Nitrierung und findet sich als Kaliumnitrat im Schwarzpulver.
Die Phosphorsäure (H3PO4) ist eine dreiprotonige, mittelstarke Säure, die in einigen Lehrbüchern ebenfalls zu den Mineralsäuren gezählt wird. In der Medizin ist sie von enormer Bedeutung, da ihre Salze, die Phosphate, das Rückgrat der DNA bilden und im Energieträger ATP vorkommen.
Die Kohlensäure (H2CO3) entsteht, wenn sich Kohlenstoffdioxid (CO2) in Wasser löst. Sie ist eine schwache, zweiprotonige Mineralsäure. Ihre Salze, die Carbonate und Hydrogencarbonate, sind essenziell für die Aufrechterhaltung des Blut-pH-Werts (Blutpuffer).
Alle Mineralsäuren sind stark ätzend und entsprechend gekennzeichnet. Bei einer Neutralisationsreaktion reagiert eine Mineralsäure mit einer Base zu Wasser und einem Salz. Ein Salz ist eine Ionenverbindung, die aus dem Anion der Säure und dem Kation der Base besteht. Die Eigenschaften des Salzes hängen stark davon ab, ob die Ausgangsstoffe stark oder schwach waren.
