"
>

Syrer og baser

Download Syrer og baser

Syrer og baser er to emner, der hænger uløseligt sammen og syrer og baser er således helt grundlæggende i faget kemi.

Sammenhængen mellem syre og baser

Forholdet mellem syrer og baser forklares med udgangspunkt i eddikesyre, \(CH_3COOH\).

CH_3COOH(aq) \rightleftharpoons CH_3COO^-(aq) + H^+(aq)

I reaktionen ovenfor deprotoneres eddikesyren (den afgiver sin proton \((H^+)\)) og bliver til acetat-ionen \((CH_3COO^-)\). Acetat-ionen er en svag base, og derfor kaldes de to forbindelser for et korresponderende syre-base-par. Det vil sige, at acetat-ionen er eddikesyrens korresponderende base, ligesom eddikesyren er acetat-ionens korresponderende syre. Dette er et vigtigt begreb i syre-base-kemi. Eksempler på andre korresponderede syre-base-par er saltsyre og chlorid-ionen \((HCl/Cl^-)\) og ammonium-ionen og ammoniak \((NH_4^+/NH_3)\). Der gælder følgende sammenhæng mellem \(pK_a\)-værdien for en syre og \(pK_b\)-værdien for dens korresponderende base.

pK_a + pK_b = 14,00

Ligningen betyder i praksis, at acetat-ionen må have en \(pK_b\)-værdi på netop 9,24, hvilket er en svag base.

pK_b = 14,00 – 4,76 = 9,24

Man vælger typisk at beskrive et syre-base-par ved syrens \(pK_a\)-værdi. I tilfældet med natriumhydroxid (NaOH), der har en \(pK_b\)-værdi på 1, vil dens korresponderende syre altså have en \(pK_a\)-værdi på 13. Derfor ser man altså i nogle tilfælde, at baser er beskrevet med en \(pK_a\)-værdi. Ligningen fortæller også, at jo stærkere en syre er, des svagere er dens korresponderende base og omvendt.

Syre-base-reaktioner

Når en syre og en base reagerer med hinanden, er resultatet en neutralisering. En syre vil som bekendt sænke pH-værdien af en opløsning, mens en base hæver pH-værdien. Derfor er det intuitivt, at en blanding af lige store mængder syre og base vil udligne hinanden, og dermed ikke ændre pH-værdien.

Reaktionen danner som udgangspunkt vand og et salt (link). Nedenfor ses reaktionen mellem natriumhydroxid og saltsyre.

HCl(aq) + NaOH(aq) \to Na^+(aq) + Cl^-(aq) + H_2O(l)

Bemærk, at det afhænger af saltets opløselighed, hvorvidt saltet er på ionform eller udfældet. Man kan dog fordampe vandet og derved udfælde saltet, såfremt det er på ionform.

Na^+(aq) + Cl^-(aq) \to NaCl(s)

Når reaktionen ovenfor er forløbet til ende, haves kun en opløsning af saltvand, som ikke påvirker pH-værdien. Der findes eksempler, hvor vand ikke er blandt produkterne, og et af disse er reaktionen mellem ammoniak og saltsyre, hvor produktet er et salt, når opløsningsmidlet (typisk vand) fordampes.

NH_3(aq) + HCl(aq) \to NH_4^+(aq) + Cl^-(aq) \to NH_4Cl(s)

Syre-base-titrering

I en syre-base-titrering bestemmer man koncentrationen af en ukendt opløsning af enten en syre eller en base ved hjælp af en neutraliseringsreaktion. Princippet bag titreringen er at neutralisere syren eller basen helt, og efterfølgende afmåle den stofmængde af syre (i tilfælde med en ukendt opløsning base) eller base (hvis ukendt opløsning af syre) der kræves for netop at neutralisere opløsningen. I det følgende tages udgangspunkt i, at det er en ukendt opløsning af eddikesyre, man vil bestemme koncentrationen af ved at titrere den med natriumhydroxid. Reaktionsskemaet for denne reaktion ses nedenfor.

CH_3COOH(aq) + NaOH(aq) \to CH_3COO^-(aq) + Na^+(aq) + H_2O(l)

Eddikesyren er neutraliseret netop, når ækvivalenspunktet er nået. Det vil sige, når opløsningen indeholder lige meget syre og base. Di- og polyprote syrer har derfor flere ækvivalenspunkter, ét for hvert hydrogenatom, der afgives.

Man kan benytte enten en kolorimetrisk titrering eller en potentiometrisk titrering til at bestemme, hvornår ækvivalenspunktet er nået. Når ækvivalenspunktet er nået, aflæses der på buretten, hvor meget natriumhydroxid, der er tilsat, og ud fra denne volumen bestemmes stofmængden af tilsat natriumhydroxid (da man kender koncentrationen af det tilsatte natriumhydroxid). Ved hjælp af reaktionsskemaet ovenfor ses, at eddikesyre og natriumhydroxid reagerer i forholdet 1:1. Man kan nu ud fra stofmængden af tilsat natriumhydroxid bestemme stofmængden af eddikesyre og dernæst koncentrationen af eddikesyre i den oprindelige opløsning.