Her er kapitel B6, Syrer og baser , samlet på én side. Sæt flueben ved det, du kan. Er du i tvivl, så åbn Kort sagt , eller læs afsnittet igen.
B6.1 Syre-basereaktioner
Det skal du kunne
forklare, hvad en syre og en base er, ud fra hydronen
opskrive reaktionsskemaet for en syre-basereaktion og finde de to korresponderende syre-basepar
genkende en amfolyt
skelne mellem monohydrone og polyhydrone syrer
forklare, hvorfor en svag syres reaktion med vand er en ligevægt
En syre afgiver en hydron, og en base optager en hydron.
I en syre-basereaktion flytter en hydron fra syren til basen.
En syre og den base, der er tilbage, når hydronen er afgivet, er et korresponderende syre-basepar.
En amfolyt kan både afgive og optage en hydron.
En monohydron syre kan afgive én hydron, og en polyhydron syre kan afgive flere.
En stærk syre reagerer fuldstændigt med vand. En svag syres reaktion med vand er en ligevægt.
B6.2 Vands selvionisering og pH
Det skal du kunne
forklare vands selvionisering og opskrive vands ionprodukt
forklare, hvorfor rent vand har pH 7,00 ved 25 °C
regne mellem [H3 O+ ], [OH− ], pH og pOH
afgøre, om en opløsning er sur, neutral eller basisk
Vand reagerer med sig selv og danner oxoniumioner og hydroxidioner. Det kaldes vands selvionisering.
Vands ionprodukt er K v = [H3 O+ ] · [OH− ] = 1,0 · 10−14 M2 ved 25 °C. Det gælder i alle vandige opløsninger.
I rent vand er begge koncentrationer 1,0 · 10−7 M, og pH er 7,00.
pH = −log[H3 O+ ], og pOH = −log[OH− ].
pH + pOH = 14,00 ved 25 °C.
Én pH-enhed svarer til en faktor 10 i koncentration.
B6.3 Syrestyrke
Det skal du kunne
opskrive udtrykket for syrestyrkekonstanten K s for en syre
regne mellem K s og pK s
afgøre ud fra pK s , om en syre er stærk, middelstærk eller svag
skelne mellem formel og aktuel koncentration og beregne omdannelsesgraden
beregne K s ud fra en målt pH-værdi
Syrestyrkekonstanten er K s = [B] · [H3 O+ ] / [S]. Jo større K s , jo stærkere syre.
pK s = −log K s . Jo lavere pK s , jo stærkere syre.
En stærk syre har pK s under 0, en middelstærk mellem 0 og 4 og en svag mellem 4 og 10.
Den formelle koncentration, c s , er den, der står på flasken. Den aktuelle koncentration, [S], er det, der er tilbage ved ligevægt.
Omdannelsesgraden er α = [B] / c s . Den stiger, når opløsningen fortyndes.
K s kan beregnes ud fra en målt pH-værdi og syrens formelle koncentration.
B6.4 Basestyrke
Det skal du kunne
opskrive udtrykket for basestyrkekonstanten K b for en base
regne mellem K b og pK b
bruge sammenhængen pK s + pK b = 14,00 for et korresponderende syre-basepar
forklare, hvorfor en stærk syre har en meget svag korresponderende base
forudsige, om en saltopløsning er sur, neutral eller basisk
Basestyrkekonstanten er K b = [S] · [OH− ] / [B], og pK b = −log K b .
Hydroxid er en stærk base. Ammoniak, aminer, carbonat og ethanoat er svagere baser.
For et korresponderende syre-basepar er K s · K b = K v og pK s + pK b = 14,00.
Jo stærkere en syre er, jo svagere er dens korresponderende base.
En saltopløsning er sur, hvis en af ionerne er en svag syre, og basisk, hvis en af ionerne er en svag base.
B6.5 pH i opløsninger af syrer
Det skal du kunne
beregne pH i en opløsning af en stærk syre
opstille et skema med start, ændring og ligevægt for en syres reaktion med vand
beregne pH i en opløsning af en svag eller middelstærk syre ud fra K s
bruge formlen pH = ½ · (pK s − log c s ) og vide, hvornår den gælder
vælge den rigtige fremgangsmåde ud fra syrens pK s
I en stærk syre er [H3 O+ ] = c s , og pH = −log c s .
For andre syrer stilles et skema op, hvor x er den koncentration af syren, der har afgivet en hydron.
Ligningen K s = x 2 / (c s − x ) gælder for alle monohydrone syrer. [H3 O+ ] er lig med x .
For en svag syre kan genvejen pH = ½ · (pK s − log c s ) bruges.
Genvejen passer, når omdannelsesgraden er under omkring 5 %.
B6.6 pH i opløsninger af baser
Det skal du kunne
beregne pH i en opløsning af en stærk base
opstille et skema med start, ændring og ligevægt for en bases reaktion med vand
beregne pH i en opløsning af en svag base ud fra K b
bruge formlen pOH = ½ · (pK b − log c b )
beregne pH i en opløsning af et salt af en svag syre
For en base findes først [OH− ], derefter pOH og til sidst pH = 14,00 − pOH.
I en stærk base er [OH− ] = c b . Giver basen to hydroxidioner, er [OH− ] dobbelt så stor.
For en svag base gælder K b = x 2 / (c b − x ), hvor x er den koncentration af basen, der har optaget en hydron.
Genvejen for en svag base er pOH = ½ · (pK b − log c b ).
Et salt af en svag syre giver en basisk opløsning. pK b findes som 14,00 − pK s .
B6.7 Puffersystemer
Det skal du kunne
forklare, hvad et puffersystem er, og hvad det består af
forklare med reaktionsskemaer, hvorfor et puffersystem holder pH næsten konstant
beregne pH i et puffersystem med pufferligningen
beregne pH, efter at der er tilsat syre eller base til et puffersystem
afgøre ud fra pH og pK s , om et stof mest findes som syre eller som base
Et puffersystem indeholder en svag syre og dens korresponderende base i mængder, der ligner hinanden.
Tilsat syre bliver fanget af basen, og tilsat base bliver fanget af syren. Derfor ændrer pH sig kun lidt.
Pufferligningen er pH = pK s + log(n b / n s ).
Er der lige meget syre og base, er pH = pK s .
Tilsættes der syre eller base, findes de nye stofmængder først med et skema, og så bruges pufferligningen.
Er pH under pK s , findes stoffet mest som syre. Er pH over pK s , findes det mest som base.
B6.8 Titrering af en svag syre
Det skal du kunne
beskrive titrerkurven for en svag syre, der titreres med en stærk base, og for en svag base, der titreres med en stærk syre
aflæse ækvivalenspunktet og syrens pK s på en titrerkurve
beregne pH før titreringen, undervejs, i ækvivalenspunktet og efter ækvivalenspunktet
forklare, hvorfor pH i ækvivalenspunktet er over 7
vælge en indikator, der passer til titreringen
Når en svag syre titreres med en stærk base, bliver syren trin for trin lavet om til sin korresponderende base.
Før titreringen bestemmes pH af den svage syre, undervejs af puffersystemet, i ækvivalenspunktet af den svage base og bagefter af overskuddet af hydroxid.
I halvækvivalenspunktet er pH = pK s .
pH i ækvivalenspunktet er over 7, fordi kolben indeholder en svag base. Titreres en svag base med en stærk syre, falder pH, og ækvivalenspunktet ligger under 7.
Ækvivalenspunktet giver syrens stofmængde, og halvækvivalenspunktet giver syrens pK s .
Indikatorens omslagsområde skal ligge i kurvens lodrette spring. Til en svag syre bruges phenolphthalein, og til en svag base bruges methylrødt.