Säuren

Säuren und Basen stehen typischerweise im Gleichgewicht zueinander. Das bedeutet, dass innerhalb einer Säureprobe einige Moleküle ihre Protonen abgeben und andere sie akzeptieren. Selbst Wasser ist eine Mischung aus einem sauren Ion, H3O+ (Hydroniumion genannt) und einem basischen Ion, OH- (Hydroxidion genannt). Ein Hydroniumion gibt sein Proton an ein Hydroxidion ab und bildet zwei Moleküle H2O, das neutral ist. Diese Reaktion läuft kontinuierlich in einer Wasserprobe ab, aber insgesamt ist die Probe neutral, da sich in der Probe gleiche Mengen Hydronium und Hydroxid befinden. Bei den meisten Reaktionen sind jedoch die Säuren und Basen nicht in gleichen Mengen vorhanden, und dieses Ungleichgewicht ist es, was eine chemische Reaktion ermöglicht.

Jede Säure hat eine konjugierte Base, die durch Entfernung des Protons der Säure gebildet wird. Salzsäure (HCl) zum Beispiel ist eine Säure und ihre konjugierte Base ist ein Chloranion oder Cl-. Die Stärke einer Säure und ihrer konjugierten Base ist entgegengesetzt. Da HCl eine starke Säure ist, ist Cl- eine schwache Base.

Säuren können unterschiedliche Stärken haben, einige sind reaktiver als andere. Reaktivere Säuren sind oft gefährlicher.

Säuren können je nach ihrer Molekularstruktur viele verschiedene Eigenschaften haben. Die meisten Säuren haben die folgenden Eigenschaften:

• sauer schmecken, wenn sie gegessen werden
• können bei Berührung in die Haut stechen
• können Metalle und Haut korrodieren (oder zerfressen)
• kann aufgrund der Anwesenheit mobiler Ionen als Reaktant bei der Elektrolyse verwendet werden
• wird blaues Lackmuspapier rot
• auf der Universalanzeige rot oder orange leuchten
• Elektrizität leiten

Säuren können die Haut verbrennen, wobei die Schwere der Verbrennung von der Art und Konzentration der Säure abhängt. Diese chemischen Verätzungen erfordern eine sofortige ärztliche Behandlung.

Da Säuren Wasserstoffionen spenden, müssen alle Säuren Wasserstoff enthalten.

Säuren sind wichtig. Nukleinsäuren, wie DNA und RNA, enthalten den genetischen Code. Diese Moleküle bestimmen viele Merkmale eines Organismus, sie werden von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben. Die DNA enthält die Pläne, wie man Proteine baut, die aus Aminosäuren bestehen.

Fettsäuren und Fettsäurederivate sind eine weitere Gruppe von Carbonsäuren, die in der Biologie eine bedeutende Rolle spielen. Diese enthalten lange Kohlenwasserstoffketten und eine Carbonsäuregruppe an einem Ende. Die Zellmembran fast aller Organismen besteht in erster Linie aus einer Phospholipid-Doppelschicht, einer Mizelle aus hydrophoben Fettsäureketten mit polaren, hydrophilen Phosphat-"Kopfgruppen".

Beim Menschen und vielen anderen Tieren ist Salzsäure ein Teil der Magensäure, die im Magen ausgeschieden wird. Sie kann bei der Hydrolyse von Proteinen und Polysacchariden helfen. Sie kann auch das inaktive Pro-Enzym Pepsinogen in das Enzym Pepsin umwandeln. Einige Organismen produzieren Säuren für die Verteidigung; Ameisen zum Beispiel produzieren Ameisensäure, und Kraken produzieren eine schwarze Säure, die Magneta genannt wird.

Die meisten Säuren kommen in der Natur vor. Einige davon sind die folgenden:

• Essig ist wahrscheinlich einer der bekanntesten; er enthält Essigsäure, die ihm seinen bekannten Geschmack verleiht.
• Salpetersäure, NHO3 ist etwa seit dem 13. Jahrhundert bekannt.
• Zitronensäuren, _C6H8O7 sind in vielen Obstsorten zu finden. Sie wurden wahrscheinlich von Geber im 8. Jahrhundert entdeckt.
• Milchsäure, _{C3H6O3 wurde} 1780 von Carl Wilhelm Scheele gefunden. Sie ist in Sauermilchprodukten, wie z.B. Joghurt, enthalten.
• Schwefelsäure, H2SO4 wurde wahrscheinlich von Geber entdeckt. Heute ist sie in Batterien zu finden.

• Alkali
• Folsäure