Syre-base-reaktioner

- Jesper Bøgelund -

 

For at syre-base-reaktioner kan foregå,  må man have et stof, der kan reagere som en syre, og et andet stof, der kan reagere som en base. Definitionen på en syre-base-reaktion er, at der sker en overførsel af en H+-ion fra syren til basen.

 

En syre er et stof, som kan fraspalte en H+-ion.

 

En base er et stof, som kan optage en H+-ion.

 

Et stof, som har mulighed for enten at optage en H+-ion eller at fraspalte en H+-ion,  kaldes en amfolyt. Vand er en amfolyt.

 

Vand er så almindeligt et stof, at man  beskriver andre stoffer ud fra, hvordan de reagerer med vand. Et stof som hydrogenchlorid HCl, der er en gas, reagerer med vand i en reaktion, hvor vand reagerer som base:

 

HCl + H2O g H3O+ + Cl-

 

Det, der kommer ud af reaktionen, kaldes saltsyre, og er altså en vandig opløsning af H3O+-ioner og Cl--ioner. Gassen HCl er ikke saltsyre, men en opløsning af HCl-gas i vand er saltsyre!

 

Gassen HCl er en meget stærk syre, og derfor tvinger den vandet til at reagere som base. Når vandet reagerer som base, så bliver det omdannet til en syre, for H3O+ er jo selv en syre. Den kan fraspalte en H+-ion:

 

H3O+ g H2O + H+

 

Men for at reaktionen kan foregå, skal der jo være en base, som kan modtage den fraspaltede H+-ion. Ser vi på vores saltsyre, så vil H+-ionen reagere med den stærkeste base, den kan finde, og det er H2O:

 

H2O + H+ g H3O+

 

Dermed er H3O+ den stærkeste syre man kan have i en vandig opløsning. Og H2O er en stærkere base end Cl-.

 Men vand er jo en amfolyt, og hvis den får lov, så kan den reagere som en syre sammen med andre stoffer. F.eks. gassen ammoniak, NH3, som er en base, der kan optage en H+-ion:

 

NH3 + H+ g NH4+

 

Det dannede stof, NH4+, kaldes for ammoniumionen. Vand vil sammen med ammoniak gerne reagere som en syre og afgive en H+-ion til ammoniak, så der dannes ammoniumioner:

 

H2O + NH3 g OH- + NH4+

 

Her reagerer vand som en syre og fraspalter en H+-ion, fordi der er en base, som vil optage den. Den dannede hydroxidion OH- er selv en base, da den jo kan optage en H+-ion og blive til vand:

 

OH- + H+ g H2O

 

Nede i opløsningen er der to syrer, som kunne afgive en H+-ion til OH-. Den ene er H2O og den anden er NH4+, og det vil være den stærkeste af dem, der gør det. Nu er det sådan, at det er NH4+ der er den stærkeste syre af de to, og derfor kommer den reaktion til at være lig med det modsatte af hvad vi så før mellem ammoniak og vand:

NH4+ + OH- g NH3 + H2O

 

Her har vi altså en reaktion som kan løbe begge veje på grund af styrkeforholdene mellem de to syrer H2O og NH4+ og de to baser OH- og NH3:

 

NH3 + H2O D NH4+ + OH-

 

Når gassen ammoniak NH3 opløses i vand, så indstiller der sig en syre-base-ligevægt. Fordi ligevægten ikke er fuldstændigt forskudt til nogen af siderne, siger man at ammoniak er en svag base.

 

OH- er den stærkeste base, man kan have i en vandig opløsning, for enhver base som er stærkere vil omgående flå en H+-ion fra H2O så der bliver dannet OH-.

 

Syrer kan altså have forskellige styrker, og det kan baser også. Og nogle stoffer kan somme tider være syrer og somme tider være baser. Det afhænger af, hvem de reagerer med. Man har dog vedtaget, at man bruger vand som udgangspunkt for at kalde et stof for syre eller base.

 

Om et stof, der reagerer som en base, når den reagerer med vand, siger man, at den er en base. Sådan et stof vil farve et stykke universal-indikatorpapir grønt til blåt. Om et stof, der reagerer som en syre over for vand, siger man, at det er en syre, og en syre vil farve et stykke universal-indikatorpapir orange til rødt.

 

Men man kunne godt forestille sig, at der fandtes et stof, som ville reagere som syre overfor vand, men som base overfor en stærkere syre! Det er vigtigt, at man skelner mellem det at kalde et stof for en syre, og det at et stof reagerer som en syre.

 

Herunder kan du se et par eksempler på forskellige syrer, som er skrevet op i rækkefølge med stigende syrestyrke:

 

Syrestyrke-
konstant
 
 Formel  Navn
9,25   NH4+ ammoniumionen
6,37 H2CO3  kulsyre
4,75 CH3COOH eddikesyre
3,75 CHOOH myresyre
2,12 H3PO4 fosforsyre
0 H3O+ oxoniumionen
-2 H2SO4 (aq) svovlsyre
-7 HCl (aq) saltsyre

 Jo lavere en syres syrestyrkekonstant er, jo stærkere er syren.

 Hvis man har et salt af en svag syre, som reagerer med en stærkere syre, så vil den svage syre "drives ud" af saltet. F.eks. er saltsyre en stærkere syre end eddikesyre, så hvis natriumsaltet af eddikesyre (CH3COONa) reagerer med saltsyre, får man eddikesyre ud af det:

 

CH3COONa  + HCl  g CH3COOH  + NaCl

 

"En stærk syre driver en svagere syre ud af dens salt"