7.2 Stærke og svage syrer

Saltsyre kan ætse hul i tøjet, mens eddike kan hældes over en salat. Begge dele er syrer, og de kan godt have samme koncentration. Forskellen ligger i, hvor villigt molekylerne afgiver deres hydroner.

De almindelige syrer og baser

Nogle få syrer og baser går igen overalt i kemien, og dem skal du kende både navn og formel på.

Syrer

Navn	Formel	Styrke	Kendes fra
saltsyre	HCl	stærk	mavesyre og afkalker
salpetersyre	HNO₃	stærk	fremstilling af kunstgødning
svovlsyre	H₂SO₄	stærk	bilbatterier
oxonium	H₃O⁺	stærk	alle sure opløsninger
eddikesyre	CH₃COOH	svag	eddike
kulsyre	H₂CO₃	svag	danskvand og sodavand
citronsyre	C₆H₈O₇	svag	citroner og slik
ammonium	NH₄⁺	svag	salmiak og kunstgødning

Baser

Navn	Formel	Styrke	Kendes fra
hydroxid	OH⁻	stærk	natriumhydroxid i afløbsrens
ammoniak	NH₃	svag	salmiakspiritus til rengøring
carbonat	CO₃²⁻	svag	kalk og soda
hydrogencarbonat	HCO₃⁻	svag	natron

Saltsyre er navnet på en opløsning af gassen hydrogenchlorid i vand. Natriumhydroxid, NaOH, er et fast stof, der består af ionerne Na⁺ og OH⁻. Når det opløses i vand, bliver hydroxidionerne frie, og det er dem, der er basen.

Stærke syrer

En stærk syre afgiver alle sine hydroner, når den kommer i vand. Reaktionen forløber helt til ende, og derfor skrives den med en enkelt pil.

HCl(aq) + H₂O(l) → Cl⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Figur 1: Saltsyre er en stærk syre. Alle ti molekyler har afgivet en hydron.

I saltsyre er der altså ingen HCl-molekyler tilbage, for opløsningen indeholder kun oxoniumioner og chloridioner.

I afsnit 5.2 lærte du forskellen på formel og aktuel koncentration. Den formelle koncentration, c(HCl), fortæller, hvor meget hydrogenchlorid der er hældt i, mens den aktuelle koncentration fortæller, hvad der faktisk findes i opløsningen. Hvert molekyle bliver til én oxoniumion, og derfor gælder der for en stærk syre:

\[ [\mathrm{H_3O^+}] = c(\mathrm{HCl}) \]

Svage syrer

En svag syre afgiver kun få af sine hydroner. Det skyldes, at reaktionen også kan gå baglæns: en acetation, CH₃COO⁻, kan tage hydronen tilbage fra en oxoniumion. Derfor skrives reaktionen med en dobbeltpil.

CH₃COOH(aq) + H₂O(l) ⇌ CH₃COO⁻(aq) + H₃O⁺(aq)

Figur 2: Eddikesyre er en svag syre. Kun ét af de ti molekyler har afgivet en hydron.

De to reaktioner foregår hele tiden på samme tid, og de ender i en balance. I figuren har 1 ud af 10 molekyler afgivet sin hydron, men i virkeligheden er det endnu færre. I en opløsning af eddikesyre er det kun omkring 1 ud af 100, og resten er stadig hele eddikesyremolekyler.

For en svag syre er den aktuelle koncentration af oxoniumioner derfor meget mindre end syrens formelle koncentration.

Stærk er ikke det samme som koncentreret

Ordene stærk og svag fortæller, hvor stor en del af molekylerne der afgiver en hydron. Ordene koncentreret og fortyndet fortæller, hvor meget syre der er opløst i hver liter. En stærk syre kan godt være fortyndet, og en svag syre kan godt være koncentreret.

Stærke og svage baser

Baser deles op på samme måde. Hydroxidionen er en stærk base, som optager en hydron, så snart den møder en syre. Ammoniak er en svag base, for i vand har kun få ammoniakmolekyler optaget en hydron, og reaktionen skrives med dobbeltpil:

NH₃(aq) + H₂O(l) ⇌ NH₄⁺(aq) + OH⁻(aq)

Briller på

Både syrer og baser kan ætse. Baser er særligt farlige for øjnene, fordi de hurtigt nedbryder fedtstofferne i øjets celler. Brug altid sikkerhedsbriller, når du arbejder med syrer og baser, også når de er fortyndede.

Neutralisation

Når en syre og en base blandes, reagerer de med hinanden. Oxoniumionerne fra syren afgiver hver en hydron til en hydroxidion fra basen, og der dannes vand. Reaktionen kaldes en neutralisation.

H₃O⁺(aq) + OH⁻(aq) → 2 H₂O(l)

Blander man saltsyre og en opløsning af natriumhydroxid, er chloridionerne og natriumionerne også til stede, men de reagerer ikke. De er tilskuerioner, som du kender fra afsnit 2.4. Skrives alle stofferne med, ser reaktionen sådan ud:

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

Der dannes altså vand og et opløst salt. Her er saltet natriumchlorid, som er almindeligt køkkensalt. Blandes syren og basen i ækvivalente mængder, er der hverken syre eller base tilbage, og opløsningen er neutral.

Syre og kalk

Kalk er calciumcarbonat, CaCO₃. Det findes i kridt, marmor, æggeskaller og muslingeskaller, og det sætter sig som en hård belægning i elkedler og på vandhaner. Kalk kan næsten ikke opløses i vand, men det kan opløses af en syre.

Figur 4: Kalk bruser, når det kommer i syre. Tallene i luppen passer til de tre trin.

Carbonationen er en base, som optager to hydroner fra syren og bliver til kulsyre:

CO₃²⁻ + 2 H₃O⁺ → H₂CO₃ + 2 H₂O

Kulsyre er ikke stabil og går i stykker til vand og carbondioxid:

H₂CO₃(aq) → H₂O(l) + CO₂(g)

Carbondioxid er en gas, som bobler op gennem væsken, og derfor bruser det, når man hælder syre på kalk. Skrives de to trin sammen, og tages calciumionen med, bliver hele reaktionen:

CaCO₃(s) + 2 H₃O⁺(aq) → Ca²⁺(aq) + CO₂(g) + 3 H₂O(l)

Reaktionen udnyttes, når en elkedel afkalkes med eddike eller citronsyre. Det er også kulsyre, der går i stykker, når en sodavand bruser.

Kort sagt

En stærk syre afgiver alle sine hydroner i vand, og reaktionen skrives med en enkelt pil.
En svag syre afgiver kun få af sine hydroner, og reaktionen skrives med en dobbeltpil.
Saltsyre, salpetersyre og svovlsyre er stærke syrer, mens eddikesyre, kulsyre og citronsyre er svage.
Hydroxid er en stærk base, mens ammoniak og carbonat er svage baser.
I en neutralisation reagerer oxoniumioner og hydroxidioner og danner vand.
Syre opløser kalk, og der dannes carbondioxid, som bobler op.

Prøv selv: Syre/base-reaktioner: øv reaktioner med stærke og svage syrer.

Prøv selv: Syregalgen: træn kapitlets fagord.

Se alle opgaver til emnet “Stærke og svage syrer” (7.2)