B6.1 Syre-basereaktioner
Mavesyre, eddike og citronsaft er sure. Sæbe, natron og afløbsrens er basiske. I kemi C lærte du, hvad der sker, når en syre møder en base. I kemi B skal du kunne regne på det: hvor stærk er syren, og hvad bliver pH? Dette afsnit samler det, du skal have med fra kemi C.
Syrer afgiver hydroner, og baser optager dem
En hydron er en hydrogenion, H+. Det er et hydrogenatom, der har mistet sin elektron, så der kun er en proton tilbage.
- En syre er et stof, der kan afgive en hydron.
- En base er et stof, der kan optage en hydron.
Definitionen kaldes Brønsteds syre-basedefinition efter den danske kemiker Johannes Brønsted. Den står også i afsnit 7.1 i bogen til C-niveau.
En hydron kan ikke findes for sig selv i en opløsning. Der skal altid være en base til at tage imod den. En syre-basereaktion er derfor en reaktion, hvor en hydron flytter fra en syre til en base.
Korresponderende syre-basepar
Når en syre har afgivet sin hydron, er der en partikel tilbage, som kan optage en hydron igen. Den er altså en base. Syren og den base, der bliver tilbage, kaldes et korresponderende syre-basepar.
| Syre | Korresponderende base |
|---|---|
| HCl | Cl− |
| CH3COOH | CH3COO− |
| H3O+ | H2O |
| NH4+ | NH3 |
| H2O | OH− |
Der er altid præcis én hydron til forskel på de to stoffer i et par. Syren har én hydron mere end basen, og derfor er dens ladning 1 højere.
I en syre-basereaktion er der altid to par på spil. I figuren ovenfor er det ene par CH3COOH og CH3COO−, og det andet er H3O+ og H2O.
Amfolytter
Nogle stoffer kan både afgive og optage en hydron. De kaldes amfolytter. Vand er det vigtigste eksempel: det er en base, når det reagerer med en syre, og en syre, når det reagerer med en base.
En amfolyt står to steder i tabellen over syre-basepar: én gang som syre og én gang som base.
Monohydrone og polyhydrone syrer
En monohydron syre kan afgive én hydron. Det gælder saltsyre, salpetersyre og ethansyre. En polyhydron syre kan afgive flere hydroner, én ad gangen.
| Syre | Formel | Kan afgive | Ionerne, der dannes |
|---|---|---|---|
| saltsyre | HCl | 1 hydron | Cl− |
| ethansyre | CH3COOH | 1 hydron | CH3COO− |
| svovlsyre | H2SO4 | 2 hydroner | HSO4− og SO42− |
| kulsyre | H2CO3 | 2 hydroner | HCO3− og CO32− |
| phosphorsyre | H3PO4 | 3 hydroner | H2PO4−, HPO42− og PO43− |
De ioner, der står midt i rækken, er amfolytter. Hydrogencarbonat, HCO3−, er både kulsyres base og carbonats syre.
Ethansyre har fire hydrogenatomer, men er alligevel monohydron. Kun hydrogenatomet i carboxylgruppen kan afgives, som du så i afsnit B4.4.
I resten af kapitlet regner vi kun på monohydrone syrer.
Helt eller delvist?
Hydrogenchlorid reagerer fuldstændigt med vand. Alle molekylerne afgiver deres hydron, og reaktionen skrives med en enkelt pil:
HCl(aq) + H2O(l) → Cl−(aq) + H3O+(aq)
Ethansyre reagerer kun delvist. De fleste molekyler er stadig hele, og reaktionen går begge veje på samme tid. Det er en ligevægt som dem i kapitel B2, og den skrives med en dobbeltpil:
CH3COOH(aq) + H2O(l) ⇌ CH3COO−(aq) + H3O+(aq)
Saltsyre er en stærk syre, og ethansyre er en svag syre. Med ligevægtsloven kan man sætte tal på, hvor stærk en syre er. Det er emnet for afsnit B6.3.
Styrken fortæller, hvor stor en del af syren der har afgivet sin hydron. Koncentrationen fortæller, hvor meget syre der er opløst. En fortyndet opløsning af saltsyre er stadig en stærk syre, og koncentreret eddikesyre er stadig en svag syre.