7.1 Syrer og baser
Mange forbinder en syre med noget, der ætser og er farligt. Men citronsaft, eddike og cola er også syrer, og dem spiser og drikker vi hver dag. I kemi har ordet syre en præcis betydning, og den handler om en ganske lille partikel.
Hydronen
Et hydrogenatom består af én proton og én elektron. Hvis atomet mister sin elektron, er der kun protonen tilbage. Den har ladningen +1, skrives H+ og kaldes en hydron.
Med hydronen kan syrer og baser forklares helt kort:
- En syre er et stof, der kan afgive en hydron.
- En base er et stof, der kan optage en hydron.
En syre afgiver en hydron
Hydrogenchlorid, HCl, er en gas. Når gassen ledes ned i vand, afgiver hvert HCl-molekyle en hydron til et vandmolekyle.
HCl(g) + H2O(l) → Cl−(aq) + H3O+(aq)
Hydrogenchlorid afgiver en hydron og er derfor syren, mens vand optager hydronen og er derfor basen. Vandmolekylet bliver til ionen H3O+, som hedder en oxoniumion. Opløsningen af hydrogenchlorid i vand kaldes saltsyre.
Læg mærke til elektronerne i figuren. Hydronen forlader chlor uden at tage nogen elektroner med, så det elektronpar, der før var bindingen mellem H og Cl, bliver hos chlor. Derfor får chlor en negativ ladning.
Det samme mønster gælder i alle syre/base-reaktioner:
| Formlen | Ladningen | |
|---|---|---|
| Syren afgiver en hydron | får ét H mindre | bliver 1 lavere |
| Basen optager en hydron | får ét H mere | bliver 1 højere |
En base optager en hydron
Ammoniak, NH3, er en base, fordi nitrogenatomet har et frit elektronpar, som en hydron kan sætte sig på. I vand tager ammoniakmolekylet en hydron fra et vandmolekyle.
NH3(aq) + H2O(l) ⇌ NH4+(aq) + OH−(aq)
Ammoniak bliver til en ammoniumion, NH4+, mens vandmolekylet har afgivet en hydron og bliver til en hydroxidion, OH−. Dobbeltpilen betyder, at reaktionen kan gå begge veje, som du kan læse om i afsnit 7.2.
En base skal altid have et frit elektronpar, som hydronen kan binde sig til. De frie elektronpar lærte du om i afsnit 3.1.
En syre/base-reaktion
I en syre/base-reaktion flytter en hydron fra en syre til en base. Der er altid både en syre og en base, for en hydron kan ikke afgives, uden at der er nogen til at optage den.
Vand behøver ikke være med. Hvis gasserne hydrogenchlorid og ammoniak mødes, flytter hydronen direkte fra syren til basen:
HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(s)
Der dannes en hvid røg af det faste salt ammoniumchlorid, som består af ionerne NH4+ og Cl−.
Korresponderende syre/base-par
Når en syre har afgivet en hydron, kan den rest, der er tilbage, optage en hydron igen, og resten er altså en base. En syre og den base, den bliver til, kaldes et korresponderende syre/base-par, og de to formler er ens bortset fra én hydron.
| Syre | Korresponderende base |
|---|---|
| HCl | Cl− |
| H3O+ | H2O |
| H2O | OH− |
| NH4+ | NH3 |
| CH3COOH | CH3COO− |
| H2CO3 | HCO3− |
| HCO3− | CO32− |
Fra syre til base: Fjern ét H, og gør ladningen 1 lavere.
Fra base til syre: Sæt ét H på, og gør ladningen 1 højere.
Vand er en amfolyt
I reaktionen med hydrogenchlorid optog vand en hydron, mens det afgav en hydron i reaktionen med ammoniak. Vand kan altså både være base og syre, og et stof, der kan begge dele, kaldes en amfolyt.
Hvad vand gør, afhænger af det stof, det møder. Møder vand en syre, er vand basen, og møder vand en base, er vand syren.
Hydrogencarbonationen, HCO3−, som findes i natron, er også en amfolyt. Du kan finde den begge steder i tabellen med syre/base-par.
Prøv selv: Syre/base-reaktioner: træk hydronen fra syren over på basen.