Was ist Autoprotolyse? Was sind amphotere Verbindungen? Erläutere am Beispiel von Wasser und Essigsäure.

Autoprotolyse ist ein chemischer Prozess, bei dem eine Substanz sowohl als Säure als auch als Base reagiert und sich selbst protoniert und deprotoniert. Dies führt zur Bildung von Ionen aus der reinen Substanz. Ein klassisches Beispiel für Autoprotolyse ist Wasser.

Wasser (H₂O) kann als Säure ein Proton (H⁺) abgeben und als Base ein Proton aufnehmen. Die Reaktion der Autoprotolyse von Wasser sieht wie folgt aus:

\[ 2 \, \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^- \]

Hierbei gibt ein Wassermolekül ein Proton ab und wird zu einem Hydroxid-Ion (OH⁻), während ein anderes Wassermolekül das Proton aufnimmt und zu einem Hydronium-Ion (H₃O⁺) wird.

Amphotere Verbindungen sind Substanzen, die sowohl als Säure als auch als Base reagieren können. Wasser ist ein klassisches Beispiel für eine amphotere Verbindung, da es sowohl Protonen abgeben als auch aufnehmen kann, wie oben beschrieben.

Ein weiteres Beispiel für eine amphotere Verbindung ist Essigsäure (CH₃COOH). Essigsäure kann als Säure ein Proton abgeben und zu Acetat (CH₃COO⁻) werden:

\[ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \]

Essigsäure kann jedoch auch als Base reagieren, indem sie ein Proton aufnimmt. Dies geschieht in Gegenwart einer stärkeren Säure, wie z.B. Schwefelsäure (H₂SO₄):

\[ \text{CH}_3\text{COOH} + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH}_2^+ + \text{HSO}_4^- \]

In diesem Fall nimmt die Essigsäure ein Proton auf und wird zu einem protonierten Essigsäuremolekül (CH₃COOH₂⁺).

Zusammengefasst zeigt die Autoprotolyse von Wasser und die amphotere Natur von Essigsäure, wie bestimmte Verbindungen sowohl als Säure als auch als Base reagieren können, je nach den Bedingungen und den beteiligten Reaktionspartnern.