Tabla de Contenidos
En sur løsning kan enkelt defineres som en vandig løsning der det oppløste stoffet er en syre. Syreløsninger er preget av følgende egenskaper som gjør at de kan skilles fra grunnleggende løsninger og fra nøytrale løsninger:
- De har generelt en bitter, noen ganger krydret smak.
- De er irriterende løsninger.
- De nøytraliserer basene.
- De er i stand til å løse opp noen metaller.
Selv om mange syreløsninger har alle disse egenskapene, har andre bare noen få, noe som gjør det ikke en tilstrekkelig måte å definere en syreløsning. For å utvikle et entydig kjemisk konsept for en syreløsning, må vi først forstå hva en syre er fra et kjemisk synspunkt.
Konseptet med syre
Det er tre forskjellige konsepter av syrer og baser som har blitt utviklet gjennom historien. Det første var Arrhenius sitt begrep om syrer og baser, som definerte en syre som et stoff som er i stand til å frigjøre protoner (H + ) i løsning; i mellomtiden uttalte han at en base var et hvilket som helst stoff som er i stand til å frigjøre hydroksidioner (OH – ).
Brønsted og Lowry utviklet deretter sin egen teori, og modifiserte Arrhenius-konseptet om en base, men beholdt det til en syre. Til slutt, det for tiden aksepterte begrepet surhet er evnen til et elektronmangel stoff til å akseptere et elektronpar fra en base, og dermed danne en dativ kovalent binding .
Selv om Lewis-konseptet med syrer og baser er det bredeste og mest presise, er dets største anvendelighet når man analyserer surhet og basicitet utenfor vandige medier. Siden en syreløsning per definisjon er en vandig løsning av en syre, vil Arrhenius-konseptet eller det til Brønsted og Lowry være tilstrekkelig for å etablere et mer adekvat konsept for syreløsning.
Ionebalansen til vann
Surheten til en vandig løsning bestemmes av to faktorer: syren, som fungerer som oppløst stoff, og vannet, som er løsningsmidlet. Mellom de to representerer vann den viktigste delen av konseptet surhet og basicitet. Dette er fordi vår måleskala for surhet, pH-skalaen, kommer fra ionbalansen til vann, også kalt autoprotolyse av vann:
Vann er det vi anser som et nøytralt stoff. Fra støkiometrien til forrige reaksjon vet vi at vann produserer samme mengde hydronium- og hydroksidioner, noe som gjør at vi kan definere en nøytral løsning som en som, i likhet med vann, har ekvivalente konsentrasjoner av disse to ionene.
Definisjon av sur løsning basert på de relative konsentrasjonene av hydronium og hydroksidioner
Når man løser opp en syre som bidrar med en større mengde hydroniumioner til løsningen enn de som kommer fra dissosiasjonen av vann, påvirkes ionbalansen i vannet og den fortrenges mot reaktantene, noe som reduserer konsentrasjonen av hydroksydioner i prosessen . Av denne grunn oppnås en løsning der det er flere hydroniumer enn hydroksyder. Dette gjør det mulig å etablere følgende definisjon:
En sur løsning er definert, fra et kjemisk synspunkt, som enhver vandig løsning som inneholder en høyere konsentrasjon av hydroniumioner enn hydroksydioner.
Definisjon av sur løsning basert på konsentrasjonen av hydroniumioner
Likevektskonstanten fra ligningen ovenfor kan brukes til å bestemme likevektskonsentrasjonene av hydronium- og hydroksidioner for enhver løsning. Når det gjelder rent vann eller en hvilken som helst nøytral løsning, siden vi vet at begge konsentrasjonene er like, kan vi skrive at:
Når konsentrasjonen av hydroniumioner i en løsning øker, reduseres nødvendigvis konsentrasjonen av hydroksydioner for å holde produktet lik 10 -14 . Ved å kombinere dette faktum med den forrige definisjonen kan vi etablere en annen enda mer presis definisjon kun når det gjelder konsentrasjonen av hydroniumioner:
En sur løsning er definert som enhver vandig løsning som inneholder en konsentrasjon av hydroniumioner som er større enn 10-7 molar .
Denne definisjonen inneholder implisitt den tidligere definisjonen, siden hvis konsentrasjonen av hydroniumioner er større enn 10-7 , så må konsentrasjonen av hydroksydioner nødvendigvis være mindre enn 10-7 og derfor mindre enn hydroniumionene.
Definisjon av sur løsning basert på pH-skalaen
Til slutt kan vi bestemme når vi er i nærvær av en sur, basisk eller nøytral løsning ved å bruke pH-skalaen som et mål på surhet. pH-verdien til en løsning er definert, for en ideell løsning, som den negative av base 10-logaritmen til den molare konsentrasjonen av hydroniumioner i en løsning, det vil si:
For en nøytral løsning, hvis hydroniumionkonsentrasjon er 10 -7 , har pH en verdi på 7. På grunn av det negative tegnet, når hydroniumionkonsentrasjonen øker, synker pH faktisk. Av denne grunn, for sure løsninger der, vi vet, hydroniumionkonsentrasjonen er større enn 10 -7 , vil pH nødvendigvis være mindre enn 7. Følgelig kan vi gi en fjerde definisjon av en sur løsning:
En sur løsning er definert som enhver vandig løsning hvis pH er mindre enn 7.
Denne siste løsningen er i sin tur den mest kortfattede, den enkleste, og likevel den som implisitt inkluderer alle de andre definisjonene vi har presentert her. Hvis pH er mindre enn 7, vil hydroniumkonsentrasjonen være større enn 10 -7 , noe som innebærer at det vil være en høyere konsentrasjon av hydroniumioner enn hydroksydioner.
Referanser
- assolea. (2020, 2. mai). 7.6: pH-skalaen . Hentet fra https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
- Brown, T. (2021). Chemistry: The Central Science (11. utgave). London, England: Pearson Education.
- Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kjemi (10. utgave). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
- Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, W. (2019a). 14.1 Brønsted-Lowry syrer og baser – kjemi 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
