Salze

Salze sind chemische Verbindungen, die aus positiv geladenen Ionen (Kationen) und negativ geladenen Ionen (Anionen) aufgebaut sind. In festem Zustand bilden sie ein regelmäßiges Ionengitter, das durch elektrostatische Anziehungskräfte zusammengehalten wird. In der Säure-Base-Chemie entstehen Salze klassischerweise durch die Neutralisation, bei der eine Säure mit einer Base reagiert, wobei neben dem Salz meist auch Wasser entsteht.

Die eigentliche Neutralisationsreaktion ist die Bildung von Wasser aus Protonen und Hydroxid-Ionen: H⁺ + OH⁻ → H₂O. Für eine vollständige Neutralisation muss die Stoffmenge der H⁺-Ionen der der OH⁻-Ionen entsprechen; bei mehrwertigen Säuren oder Basen müssen die stöchiometrischen Koeffizienten entsprechend angepasst werden. So benötigt z. B. 1 mol Schwefelsäure (H₂SO₄) 2 mol Natronlauge (NaOH) zur vollständigen Umsetzung zu Natriumsulfat (Na₂SO₄). Neben der Neutralisation lassen sich Salze auch durch die Reaktion von unedlen Metallen mit Säuren darstellen, wobei Wasserstoffgas entsteht, etwa Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂.

Salze werden auch als echte Elektrolyte bezeichnet, da sie in wässriger Lösung vollständig in ihre Ionen dissoziieren. Die freien Ionen umgeben sich mit einer Hydrathülle und sind beweglich; deshalb leiten Salzlösungen elektrischen Strom.

Der Vorgang, bei dem sich das Ionengitter eines Salzes in Wasser auflöst und die Ionen frei beweglich werden, wird als Dissoziation bezeichnet. Dabei ist wichtig zu verstehen, dass nicht alle Salzlösungen neutral reagieren. Der pH-Wert einer Salzlösung hängt entscheidend von der Stärke der Säure und der Base ab, aus denen das Salz formal entstanden ist.

Salze von starken Säuren und starken Basen, wie zum Beispiel Kochsalz (Natriumchlorid, NaCl), reagieren in Wasser neutral (pH ≈ 7). Da weder das Kation noch das Anion eine nennenswerte Neigung zeigen, Protonen aufzunehmen oder abzugeben, bleibt das Autoprotolyse-Gleichgewicht des Wassers unbeeinflusst.

Stammt ein Salz jedoch von einer schwachen Säure ab (z. B. Natriumacetat aus Essigsäure), so wirkt das Anion in Wasser als Base. Es entzieht dem Wassermolekül ein Proton, wodurch Hydroxid-Ionen (OH⁻) entstehen und die Lösung basisch reagiert. Umgekehrt reagieren Salze von schwachen Basen und starken Säuren (z. B. Ammoniumchlorid) in Wasser sauer, da das Kation als Protonendonator fungiert.

Voraussetzung für die pH-Beeinflussung ist, dass die Ionen korrespondierende Partner von schwachen Säuren oder Basen sind. Nur dann haben sie die Fähigkeit, mit Wasser Protonen auszutauschen. Bei Salzen, die aus einer schwachen Säure und einer schwachen Base hervorgegangen sind, lässt sich der pH-Wert der Lösung nicht ohne Weiteres vorhersagen.

Besonders relevant für den MedAT sind die Salze der Mineralsäuren. Die Salze der Salzsäure (HCl) werden als Chloride bezeichnet, die der Schwefelsäure (H₂SO₄) als Sulfate und jene der Salpetersäure (HNO₃) als Nitrate. Diese Anionen sind die konjugierten Basen der jeweiligen starken Säuren.

Bei mehrprotonigen Säuren können durch schrittweise Dissoziation unterschiedliche Anionen entstehen. Wird nur ein Teil der Protonen durch Metallionen ersetzt, spricht man von primären Salzen (z. B. NaHSO₃), werden alle ersetzt, von sekundären Salzen (z. B. Na₂SO₃). Enthält das Salz noch abspaltbare Protonen, nennt man es ein saures Salz; enthält es basische Gruppen (z. B. OH⁻), die abgegeben oder Protonen aufnehmen können, ein basisches Salz. Ein neutrales Salz liegt vor, wenn alle Wasserstoffatome der Säure durch Kationen bzw. alle Hydroxidgruppen der Base durch Anionen ersetzt wurden.

Bei mehrprotonigen Säuren können zudem saure Salze entstehen, wenn nicht alle abgebbaren Protonen durch Metallionen ersetzt wurden. Ein wichtiges Beispiel ist das Natriumhydrogensulfat (NaHSO₄). Da das Hydrogensulfat-Anion noch ein abspaltbares Proton besitzt, reagiert die Lösung dieses Salzes in Wasser sauer.

Einige Salze haben im Alltag gebräuchliche Namen: Calciumsulfat wird als Gips, Calciumcarbonat als Kalk und Natriumcarbonat als Soda bezeichnet.