Tabla de Contenidos
En sur opløsning kan simpelthen defineres som en vandig opløsning, hvori det opløste stof er en syre. Syreopløsninger er kendetegnet ved følgende egenskaber, der gør det muligt at skelne dem fra basiske opløsninger og neutrale opløsninger:
- De har generelt en bitter, nogle gange krydret smag.
- De er irriterende løsninger.
- De neutraliserer baserne.
- De er i stand til at opløse nogle metaller.
Selvom mange syreopløsninger har alle disse egenskaber, har andre kun nogle få, hvilket gør det ikke en passende måde at definere en syreopløsning på. For at udvikle et entydigt kemisk koncept for en syreopløsning skal vi først forstå, hvad en syre er fra et kemisk synspunkt.
Begrebet syre
Der er tre forskellige begreber om syrer og baser, der er blevet udviklet gennem historien. Den første var Arrhenius’ begreb om syrer og baser, der definerede en syre som et stof, der er i stand til at frigive protoner (H + ) i opløsning; i mellemtiden udtalte han, at en base var ethvert stof, der er i stand til at frigive hydroxidioner (OH – ).
Brønsted og Lowry udviklede derefter deres egen teori, der modificerede Arrhenius-begrebet om en base, men beholdt det om en syre. Endelig er det aktuelt accepterede surhedsbegreb et elektronmangelfuldt stofs evne til at acceptere et elektronpar fra en base og dermed danne en dativ kovalent binding .
Selvom Lewis-konceptet med syrer og baser er det bredeste og mest præcise, er dets største anvendelighed, når man analyserer surhed og basicitet uden for vandige medier. Da en syreopløsning pr. definition er en vandig opløsning af en syre, vil Arrhenius-konceptet eller det fra Brønsted og Lowry være tilstrækkeligt til at etablere et mere fyldestgørende koncept for syreopløsning.
Ionbalancen af vand
Surhedsgraden af en vandig opløsning bestemmes af to faktorer: syren, der fungerer som det opløste stof, og vandet, som er opløsningsmidlet. Mellem de to repræsenterer vand den vigtigste del af begrebet surhed og basicitet. Dette skyldes, at vores måleskala for surhed, pH-skalaen, kommer fra vands ionbalance, også kaldet autoprotolyse af vand:
Vand er, hvad vi betragter som et neutralt stof. Fra støkiometrien af den foregående reaktion ved vi, at vand producerer den samme mængde hydronium- og hydroxidioner, hvilket giver os mulighed for at definere en neutral opløsning som en, der ligesom vand har ækvivalente koncentrationer af disse to ioner.
Definition af syreopløsning baseret på de relative koncentrationer af hydronium- og hydroxidioner
Når man opløser en syre, der bidrager med en større mængde hydroniumioner til opløsningen end dem, der kommer fra dissocieringen af vand, påvirkes vandets ionbalance, og den fortrænges mod reaktanterne, hvilket reducerer koncentrationen af hydroxidioner i processen . Af denne grund opnås en opløsning, hvori der er flere hydroniumer end hydroxider. Dette gør det muligt at etablere følgende definition:
En sur opløsning defineres ud fra et kemisk synspunkt som enhver vandig opløsning, der indeholder en højere koncentration af hydroniumioner end hydroxidioner.
Definition af sur opløsning baseret på koncentrationen af hydroniumioner
Ligevægtskonstanten fra ovenstående ligning kan bruges til at bestemme ligevægtskoncentrationerne af hydronium og hydroxidioner for enhver opløsning. I tilfælde af rent vand eller enhver neutral opløsning, da vi ved, at begge koncentrationer er ens, kan vi skrive at:
Når koncentrationen af hydroniumioner i en opløsning stiger, falder koncentrationen af hydroxidioner nødvendigvis for at holde deres produkt lig med 10 -14 . Ved at kombinere denne kendsgerning med den tidligere definition kan vi etablere en anden endnu mere præcis definition kun med hensyn til koncentrationen af hydroniumioner:
En sur opløsning er defineret som enhver vandig opløsning, der indeholder en koncentration af hydroniumioner, der er større end 10-7 molær .
Denne definition indeholder implicit den tidligere definition, da hvis koncentrationen af hydroniumioner er større end 10-7 , så skal hydroxidioners koncentration nødvendigvis være mindre end 10-7 og derfor mindre end hydroniumionernes.
Definition af syreopløsning baseret på pH-skalaen
Endelig kan vi bestemme, hvornår vi er i nærvær af en sur, basisk eller neutral opløsning ved at bruge pH-skalaen som et mål for surhedsgraden. pH-værdien af en opløsning defineres, for en ideel opløsning, som den negative af base 10-logaritmen af den molære koncentration af hydroniumioner i en opløsning, dvs.
For en neutral opløsning, hvis hydroniumionkoncentration er 10 -7 , har pH en værdi på 7. Også på grund af det negative fortegn, når hydroniumionkoncentrationen stiger, falder pH-værdien faktisk. Af denne grund, for sure opløsninger, hvor hydroniumionkoncentrationen er større end 10 -7 , vil pH nødvendigvis være mindre end 7. Derfor kan vi give en fjerde definition af en sur opløsning:
En sur opløsning er defineret som enhver vandig opløsning, hvis pH er mindre end 7.
Denne sidste løsning er til gengæld den mest kortfattede, den enkleste og dog den, der implicit inkluderer alle de andre definitioner, som vi har præsenteret her. Hvis pH er mindre end 7, så vil hydroniumkoncentrationen være større end 10 -7 , hvilket betyder, at der vil være en højere koncentration af hydroniumioner end hydroxidioner.
Referencer
- assolea. (2020, 2. maj). 7.6: pH-skalaen . Hentet fra https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
- Brown, T. (2021). Kemi: Centralvidenskaben (11. udgave). London, England: Pearson Education.
- Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kemi (10. udgave). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
- Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, W. (2019a). 14.1 Brønsted-Lowry syrer og baser – Kemi 2e . Hentet fra https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-bases
- pH og pOH . (2020, 30. oktober). Spanske LibreTexts. Hentet fra https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911
