Syrer og baser

Syre

En syre er et stof, der kan afgive en hydron (H+-ion, proton).
H+-ionen kan ikke eksistere frit, men skal optages af et andet molekyle eller ion.

(1)  Syre + H2O ® H3O+ + Base

ex.  HCl + H2O ® H3O+ + Cl

H3O+ kaldes en oxoniumion.
Cl kaldes syreresten til saltsyren HCl. Denne opfører sig som en base.

En syre og en base, der kan omdannes til hinanden ved hhv. at fraspalte og optage en hydron (hydrogen-ion), kaldes et korresponderende syre/basepar. Det betyder, at syren og basen i (1) korresponderer til hinanden - altså er HCl og Cl er et korresponderende syre/basepar.
Reaktioner, hvor der overføres en hydron (H+-ion) fra en syre til en base, kaldes syre-basereaktioner (protolyse).

Et molekyle eller en ion opfører sig som en syre, hvis molekylet / ionen indeholder et H, som er løst bundet - dvs., at der typisk er et meget elektronegativt atom i syremolekylet / syreionen.

Base

En base er et stof der kan optage en hydron (H+-ion).

(2)  Base + H2O ® Syre + OH

ex.  NH3 + H2O ® NH4+ + OH

OH kaldes en hydroxidion.
En base omdannes til sin korresponderende syre, hvis den optager en hydron (H+-ion). NH4+ og NH3 er et korresponderende syre/basepar.

Et molekyle eller en ion opfører sig som en base hvis molekylet indeholder et lone-pair eller, at ionen er negativ.

Tabel over korresponderende syrer og baser.

Svag og stærk syre

En syre kaldes en stærk syre, hvis alle molekylerne eller ionerne afgiver en hydron (H+-ion)  ved reaktion med vand.
Man siger, at en stærk syre er fuldstændigt ioniseret. I reaktioner, hvor stærke syrer reagerer, angives dette ved kun at skrive én pil mod højre.

ex.   HCl + H2O ® H3O+ + Cl

En syre kaldes en svag syre, hvis det ikke er alle molekylerne eller ionerne, der afgiver en hydron (H+-ion)  ved reaktion med vand.
I dette tilfælde vil der være både reaktanter og produkter til stede i reaktionsblandingen. Der bruges derfor en dobbeltpil i reaktionsskemaet.

ex. CH3COOH + H2O  ®
¬
CH3COO + H3O+
Tabel over syre- og basestyrker.
Mere om syrestyrke.

Svag og stærk base

En base kaldes en stærk base, hvis alle molekylerne eller ionerne optager en hydron (H+-ion)  ved reaktion med vand.

En base kaldes en svag base, hvis det ikke er alle molekylerne eller ionerne, der optager en hydron (H+-ion) ved reaktion med vand.
I dette tilfælde vil der være både reaktanter og produkter til stede i reaktionsblandingen. Der bruges derfor en dobbeltpil i reaktionsskemaet.

Tabel over syre- og basestyrker.
Mere om basestyrke.

Amfolyt

En amfolyt er en ion eller et molekyle, der både kan optræde som syre og som base.
En amfolyt er altså en ion eller et molekyler, der både skal opfylde definitionen på en syre og en base.

OH, H2O og H3O+

I grafikken herunder er vist opbygningen af  OH, H2O og H3O+. Molekylerne kan drejes og vippes og bindingerne kan vises som "pinde". Hver "pind" svarer til en elektronparbinding. Hvis der ikke sidder noget atom for enden af "pinden" er der tale om et lone pair.

Sure og basiske opløsninger

I følge reaktionskema (1) og (2) kan vand optræde både som en base og en syre. Vand kan derfor reagere med sig selv. Denne reaktion kaldes vands autoprotolyse:

H2O + H2O  ®
¬
H3O+ + OH

I rent (helt rent) vand er reaktionen forskudt langt mod venstre. Ved 25°C er

[H3O+] = [OH] = 1 · 10–7 mol/L    i rent vand

Produktet af de aktuelle koncentrationer af oxoniumionen og hydroxidionen kaldes vands ionprodukt:

Kv = [H3O+]  ·  [OH] = 1 · 10–7 mol/L · 1 · 10–7 mol/L = 1 · 10–14 (mol/L)2

Vands ionprodukt er konstant ved fastholdt temperatur.

Reagerer en syre i vand dannes der H3O+ - ioner. Koncentrationen af disse stiger derfor. Da Kv er konstant må koncentrationen af OH falde. Det omvendte gælder for en bases reaktion med vand.
Koncentrationen af H3O+ angiver hvor sur eller basisk (eller neutral) en opløsning er.

[H3O+] > 1 · 10–7 mol/L og [OH] < 1 · 10–7 mol/L i sure opløsninger
[H3O+] < 1 · 10–7 mol/L og [OH] > 1 · 10–7 mol/L i basiske opløsninger
[H3O+] = [OH] = 1 · 10–7 mol/L  i neutrale opløsninger

pH-værdi

Da koncentrationen af  [H3O+] oftest er meget lille og kan variere voldsomt anvendes i stedet pH-værdien som et mål for surhedsgraden

pH = – log ([H3O+])

pH er en størrelse uden enhed.

 

pH < 7 i sure opløsninger Beklager, din browser kan ikke vise applets.
pH = 7 i neutrale opløsninger
pH > 7 i basiske opløsninger
   
   
   
   

ËIndtast en af de tre værdier i felterne herunder og klik udenfor boksen, så beregnes de to andre.


Neutralisation

En vandig opløsning af en syre har overskud af oxoniumioner , mens en vandig opløsning af en base har overskud af hydroxidioner. Blandes syren og basen kan disse neutralisere hinanden i syre-base-reaktionen:

H3O+ + OH ® 2 H2O

Overskuddet af H3O+ -ioner eller OH -ioner bliver altså mindre. En fuldstændig neutralisation opnås hvis stofmængderne fra starten er lige store. Opløsningen bliver neutral med pH = 7.

ex. neutralisation af saltsyre HCl med  natriumhydroxid NaOH
H3O+ + Cl + Na+ + OH ®  2 H2O + Cl + Na+

Syre-base titrering

Syre-base titrering er en metode til bestemmelse af mængden af base eller syre i en given opløsning.

Ved titrering tildrypper man fra en burette en opløsning med kendt koncentration til en analyseopløsning. Det tilførte stof reagerer med det søgte stof i analyseopløsningen. Når alt stoffet i analyseopløsningen har reageret siger man, at ækvivalenspunktet er nået dvs. situationen, hvor syren og basen netop har neutraliseret hinanden.

Ved kolometrisk titrering tilsættes analyseopløsningen en indikator, der skifter farve omkring ækvivalenspunktet.

Ved potentiometrisk titrering følges pH-ændringerne ved hjælp af et pH-meter og ækvivalenspunktet bestemmes hvor der sker en markant ændring i pH-værdi.

Titreringskurven er en grafisk afbildning af pH-værdien som funktion af tilsat rumfang af den kendte opløsning.

Titrering af en stærk syre med en stærk base

Hvis saltsyre, der er en stærk syre titreres med den stærke base natriumhydroxid fås følgende reaktion 

HCl + NaOH ® H2O + NaCl

I det virtuelle forsøg herunder titreres Vs mL HCl med NaOH. Koncentrationen af syren er Cs mol/L og af basen Cb mol/L. Udviklingen i pH-værdi plottes som funktion af tilsat volumen V (mL) NaOH.

I ækvivalenspunktet er pH = 7.

Titrering af en svag syre med en stærk base

Hvis eddikesyre (ethansyre), der er en svag syre titreres med den stærke base natriumhydroxid fås følgende reaktion 

CH3COOH + NaOH ® H2O + Na+ +CH3COO-

hvor acetationen CH3COO- også benævnes Ac-.

I det virtuelle forsøg herunder titreres Vs mL HAc med NaOH. Koncentrationen af syren er Cs mol/L og af basen Cb mol/L. Udviklingen i pH-værdi plottes som funktion af tilsat volumen V (mL) NaOH.

I ækvivalenspunktet er kun den svage base NaAc til stede i opløsningen. Det betyder, at pH i ækvivalenspunktet bliver større end 7.

Mere om titrering

[ Toppen af siden ] [ Ordliste ] [ Tilbage til hovedsiden ]