syre base kemi

Repetition - Syrer og Baser

Mål for den enkelte elev:

1. Reaktionsskema

  • Opskrive et reaktionsskema for en syres eller bases reaktion med vand og navngive produkterne.

    • Eksempler:

      • Syre: HNO3 + H2O ⟶ H3O⁺ + NO3⁻

      • Base: NH3 + H2O ⟶ NH4⁺ + OH⁻

2. Vandets selvionisering

  • Opskrive reaktionen for vandets selvionisering og forklare hvordan vandets ionprodukt, Kw, udregnes.

    • Reaktion: H2O + H2O ⇌ H3O⁺ + OH⁻

    • Ionprodukt:Kw = [H3O⁺][OH⁻] = 1.0 x 10⁻¹⁴ (ved 25°C)

3. Korresponderende syre-base par

  • Giv eksempler på syre-base par.

    • Eksempler:

      • HCl (syre) / Cl⁻ (base)

      • H2O (syre) / OH⁻ (base)

4. Stærk vs. svag syre

  • Forklare forskellen mellem en stærk syre og en svag syre.

    • Stærk syre: fuldstændig dissociation i vand (fx HCl).

    • Svag syre: delvis dissociation (fx CH3COOH).

5. Stærk vs. svag base

  • Forklare forskellen mellem en stærk base og en svag base.

    • Stærk base: fuldstændig ionisering (fx NaOH).

    • Svag base: delvis ionisering (fx NH4OH).

6. Syre vs. sur opløsning

  • Forklare forskellen mellem syre og sur opløsning.

    • Syre: substans, der kan donere protoner.

    • Sur opløsning: opløsning med overskud af H3O⁺ ioner.

7. Base vs. basisk opløsning

  • Forklare forskellen mellem base og basisk opløsning.

    • Base: substans, der kan modtage protoner.

    • Basisk opløsning: opløsning med overskud af OH⁻ ioner.

8. pH

  • Beregne pH for en opløsning af en stærk syre og forklare hvordan man måler pH (fx med pH indikator).

9. Carboxylsyrer

  • Forklare opbygning og give eksempler på carboxylsyrer (fx eddikesyre, citronsyre).

Vigtige begreber:

  • Syre-base reaktion

  • Hydron

  • Oxoniumion

  • Syrerest

  • Korresponderende syre-base par

  • Syrens og basens styrke

  • Vandets autohydronolyse (selvionisering)

  • Vandets ionprodukt

  • Amfolyt

  • pH begreb og udregning

  • pH måling / pH indikator / Syre-base indikator

Definitioner:

  • Syre: Et molekyle eller en ion der kan afgive en hydron.

  • Base: Et molekyle eller en ion der kan optage en hydron.

Syre-basereaktion:

  • En hydron kan ikke eksistere alene, så en syre afgiver en hydron ved at reagere med en base.

  • Denne proces kaldes en syre-basereaktion eller hydronolyse.

Eksempler på syre-basereaktioner:

  • I kroppen sker der konstant syre-basereaktioner, eksempelvis:

    • Celler i mavesækken udskiller saltsyre (HCl).

    • Saltsyre reagerer med vand ved at afgive en hydron.

Syre-basereaktion mellem HCl og vand:

  • Reaktion: HCl + H2O → Cl⁻ + H3O⁺

  • Her fungerer vand som base, da oxygenatomet indeholder et ledigt elektronpar, der kan danne en elektronparbinding til hydronen.

Korresponderende syre-basepar:

  • HCl / Cl⁻

  • H3O⁺ / H2O

Ammoniak:

  • Ammoniak (NH3) er en base, der anvendes til fremstilling af kunstgødning.

  • Når ammoniak reagerer med vand, optræder vand som syre:

    • Reaktion: NH3 + H2O → NH4⁺ + OH⁻

  • Her afgiver vand en hydron og omdannes til hydroxid.

Korresponderende syre-basepar:

  • NH4⁺ / NH3

  • H2O / OH⁻

Amfolyt:

  • Vand kan fungere både som syre og base og er derfor en amfolyt.

Noter om hydroner:

  • En syre må indeholde et hydrogenatom for at kunne frigive en hydron.

  • Hydrogenatomet skal indgå i en polær elektronparbinding i syren for at kunne frigives.

  • En base indeholder altid et ledigt elektronpar, der kan tiltrække en hydron og danne en elektronparbinding.

Eksempler på Syrer og Baser

Uorganiske Syrer og Baser:

Syrer:

  • Svovlsyre (H2SO4)

  • Salpetersyre (HNO3)

  • Saltsyre (HCl)

Baser:

  • Natriumhydroxid (NaOH)

  • Ammoniak (NH3)

Organiske Syrer:

  • Dannes af levende organismer, mange er carboxylsyrer (indeholder COOH-grupper).

Eksempler på carboxylsyrer:

  • Myresyre

  • Eddikesyre

  • Mælkesyre

  • Æblesyre

  • Citronsyre

  • Carboxylsyrer dannes bl.a. ved gæring og udnyttes til produktion af eddiker og surmælksprodukter.

Baser i Naturen:

  • Coffein: Findes i kaffebønner og er et nydelsesmiddel.

  • Quinin: Udvindes fra barken af kinatræet, anvendes både som smagsstof i tonicvand og tidligere medicin mod malaria.

DNA som Syre:

  • DNA kaldes nogle gange for kernesyre (nucleic acid).

  • Phosphorsyre (H3PO4) danner DNA-nucleotider.

  • DNA har syrevirkning, er negativt ladet grundet hydronafgivelse.

Aminosyrer:

  • Indholder både aminogruppe og carboxylsyregruppe (fx alanin).

  • Aminosyrer kan fungere som amfolytter:

    • Optager hydron ved aminogruppen

    • Afgiver hydron ved carboxylgruppens syregruppe

  • Zwitterioner: Molekyler med ioniserede funktionelle grupper, men neutrale.

Proteiner:

  • Aminosyrer danner peptidbindinger og mister syre-baseegenskaber.

  • Sidekæder af aminosyrerne aspartat, glutamat, lysin, arginin og histidin kan reagere som syrer eller baser.

  • Histoner indeholder mange lysin og arginin som bliver positivt ladede i cellekjernens pH-værdi og binder tæt til negativt ladet DNA.

Puffersystemer:

  • Består af opløsninger af amfolytter (fx HCO3- og H2PO4-) som er essentielle for stabilisering af pH i celler og væv.

Vands Selvionisering

Definition:

  • Vands selvionisering er en kemisk reaktion, hvor vand reagerer med sig selv som både syre og base:H2O(l) + H2O(l) ⇌ H3O⁺(aq) + OH⁻(aq)

Egenskaber:

  • I rent vand er koncentrationen af oxonium ([H3O⁺]) lig med koncentrationen af hydroxid ([OH⁻]), og de dannes i reaktionsforholdet 1:1:

    • [H3O⁺] = [OH⁻] = 1,0 × 10⁻⁷ M ved 25 °C

Ligevægtskonstant:

  • Ligevægtskonstanten for vands selvionisering kaldes vands ionprodukt, Kv:Kv = [H3O⁺] · [OH⁻]

Beregning:

  • Kv = 1,0 × 10⁻⁷ M × 1,0 × 10⁻⁷ M = 1,0 × 10⁻¹⁴ M² ved 25 °C

  • Kv er en lav ligevægtskonstant, hvilket indikerer, at reaktionen sker i meget lille grad.

Betydning:

  • Vands selvionisering er vigtig, da produktet af koncentrationerne af oxonium og hydroxid altid er konstant.

Le Chateliers princip:

  • Tilsættes syre, stiger [H3O⁺], hvilket forskyder ligevægten til venstre og [OH⁻] falder.

  • Tilsættes base, falder [H3O⁺], hvilket også forskyder ligevægten til venstre.

Opløsningstyper:

  • Sur opløsning: [H3O⁺] > 1,0 × 10⁻⁷ M

  • Neutral opløsning: [H3O⁺] = [OH⁻] = 1,0 × 10⁻⁷ M

  • Basisk opløsning: [H3O⁺] < 1,0 × 10⁻⁷ M

Eksempel:

  • Hvis [H3O⁺] = 0,1 M, så:[OH⁻] = 1,0 × 10⁻¹⁴ M² / 0,1 M = 1,0 × 10⁻¹³ M

Måling af pH

Metoder til måling af pH:

  1. Syre-baseindikatorer

  2. Indikatorpapir og pH-strips

  3. pH-elektrode

Syre-baseindikator:

  • En kemisk forbindelse (farvestof), hvor syreformen har en anden farve end baseformen.

  • Ved en syre-basereaktion og omdannelse fra syre til korresponderende base ændres pH og dermed farven.

  • Eksempler på syre-baseindikatorer:

    • Phenolphthalein: En almindeligt anvendt syre-baseindikator, der farves pink ved pH > 10 og er farveløs ved pH < 8,2.

Indikatorpapir:

  • Papir behandlet med flere syre-baseindikatorer.

  • Hver pH-enhed repræsenteres af forskellige farver.

  • Ved drypning af en vandig opløsning på papiret skifter farven.

pH-strips:

  • Ligner indikatorpapir, men bestemmer pH-værdien gennem farvernes kombination i en række felter.

pH-elektrode:

  • Sensor der er følsom for oxonium i opløsningen.

  • Måler spændingsforskellen mellem en måleelektrode og en referenceelektrode.

  • Spændingsforskellen vises som en pH-værdi via et pH-meter eller computerprogram.