Syre og baser

I følge den danske kemiker Johannes Brønsted er en syre et molekyle (eller ion), som kan afgive en $H^+$ til en base. En base kan derimod optage en $H^+$. Vi kalder også $H^+$ for et hydron. Man kan også samtidig sige at en syre er et molekyle (eller ion), som kan afgive en proton imens en base er en der kan optage et proton. Begge er korrekte.

Nedenunder ses syren HA, som reagere med basen $H_2O$ og danner $H_3O^+$, som vi også kalder for oxonium (eller hydronium) samt $A^-$:

$$HA+H_2O \Leftrightarrow A^- + H_3O^+$$

$HA$ og $A^-$ er det som vi kalder for et korresponderende syrebase par, da der kun er et hydrons forskel på dem. Andre eksempler på syre base par kunne f.eks. være eddikesyre og acetat, eller saltsyre og chlorid.

Når man ser på pH skalaen (som vi kommer nærmere ind på i næste afsnit) har en syre en pH på under 7 imens en base har en pH på over 7.

Noget som vi ikke er kommet ind på endnu er amfolytter. En amfolyt er både en base og en syre, og elsker at reagere med sig selv. Det kommer vi ind på senere.

pH og autoprotolyse

pH er i virkeligheden et mål for koncentration af $H^+$ ioner der er i en opløsning og er defineret således:

$$pH = 10^{-[H_3O^+]}$$

Der findes også pOH, som kan udregnes ud fra koncentration af $OH^-$, som vi i daglig tale kalder hydroxid. Det udregnes således:

$$pOH = 10^{-[OH^-]}$$

Hvis vi plusser pH og pOH sammen, ved vi at det altid giver 14, som vi til tider kan bruge til at udregne pH ud fra hvis vi kender pOH:

$$pH+pOH=14$$

Grunden til at man kan sige dette er fordi at ligevægtskonstanten for følgende reaktion (se x for mere om ligevægte):

$$H_2O + H_2O \Leftrightarrow H_3O^+ + OH^-$$

er lig med $10^-14$ ved stuetemperatur.

Hvis vi så finder $pK_v$ værdien, som må være lig med $pOH + pH$ værdien, ville den være 14.

Syre og base styrke

Man kan finde en syre styrke ved at finde deres $K_s$ eller $pK_s$ værdi. Dette gøres ved at opstille en ligevægtsbrøk (se x for mere om ligevægte). Det ser således ud for en syre S, og dens korresponderende base B:

$$K_s = \frac{[B]*[H_3O^+]}{[S]}$$

For at finde $pK_s$ værdien skal man tage 10 tals logiritmen til $K_s$, og putte det i et negativt fortegn:

$$pK_s = -log(K_s)$$

Man kan bruge $K_s$ til at bestemme hvor stærk en syre er. Fordi den fortæller noget om hvor meget af syren reagere med vand og bliver til $H_3O^+$ og dens korresponderende base. $pK_s$ gør det nemmere at aflæse syrens styrke. Hvis $pK_s$ er lille betyder det at det er en stærk syre, imens en stor $pK_s$ tyder på det er en svag syre.

Når man har med en base at gøre kalder man det for $K_b$ samt $pK_b$ og formlen for $K_b$ ser i stedet således ud:

$$K_b = \frac{[S]*[OH^-]}{[B]}$$

For et korresponderende syre base par gælder det at:

$$K_s * K_b = K_v$$

Samt:

$$pK_s + pK_b = pK_v$$

Når man har bestemt styrken på ens syre eller base, kan man også bruge forskellige formler for pH som gør beregninger lettere. Ellers bruger man normalt et SÆL diagram som vi kommer ind på i noten om ligevægter.

Her er en liste af måder at finde pH på ved forskellige betingelser:

Formel koncentration og protolysegrad

Puffersystemer / Buffer

Titrering

Bjerrumdiagram