Syror och baser En sammanfattning

Motsatsen till surt Om syror har en gemensam faktor: de smakar surt. Vilken gemensam faktor har i så fall baser? Baser har ingen gemensam faktor som har med smak att göra. Däremot används de ofta i rengöringsmedel.

Neutralt När de sura och basiska egenskaperna tar ut varandra så att de försvinner sägs en lösning vara neutral. Rent vatten, destillerat vatten, är neutralt. Kranvatten är svagt basiskt. Enligt Stockholm vatten har kranvattnet pH 8,5. delvis för att vattenledningsrören, vanligtvis kopparrör, inte ska frätas sönder.

Syror och baser kan vara starka och frätande Starka syror och baser är frätande. Huden består av proteiner och fetter som består av stora molekyler. Om det kommer syra eller bas på dessa molekyler delas de upp i mindre molekyler. Det bildas en kemisk reaktion.

Riskhantering vid användning av syror och baser I labbsalen används skyddskläder för att förhindra stänk på kläder. Skyddsglasögon används för att skydda ögonen som är särskilt känsliga. Spill måste omedelbart torkas upp. Händer sköljs rikligt med rinnande vatten. I labbsalen finns en nöddusch och en ögondusch. Om en elev får syra eller bas i ögonen ska följande ske, nästan samtidigt: Omedelbar sköljning i ögonduschen, hjälp att hålla isär ögonlocken. Skölj tills hjälp kommer. Ring 112 Skaffa hjälp av andra lärare. För att undvika olyckor ska skyddsglasögon användas så fort elever kommer i kontakt med syror respektive baser

Indikatorer Ämnen som byter färg i kontakt med syror eller baser t.ex. Lackmus pH-papper BTB Fenolftalein Dessutom finns elektroniska pH-mätare

Indikatorer pH-papper röd- orange –gul –grön – blå –violett pH 1 7 14

BTB Bromthymolblått En flytande indikator som visar tre olika färger beroende på pH. Gul-orange pH 1-6 Grönt pH 7 Blått pH 8-14 BTB används för att avgöra om ett ämne är surt, neutralt eller basiskt. Men inte hur surt eller basiskt.

Fenolftalein En flytande färglös indikator som ändrar färg i kontakt med en bas. Fenolftalein ändrar endast färg i kontakt med en bas. Färgen blir rosa

pH-skalan pH-skalan är negativt logaritmisk. Den mäter koncentrationen av vätejoner, H+ pH 1 =10-1 = 1/10 pH 7 = 10-7 =1/10 000 000 pH 14 = 10-14 = 1/ 100 000 000 000 000

Koncentrationen påverkar pH På labb har vi undersökt hur pH förändras vid spädning. I princip kan man säga att en spädning tio gånger förändrar pH ett steg. En sjö med pH 5 är tio gånger surare än en sjö med ph 6. Och hundra gånger surare än en sjö med pH 7

pH i människokroppen är känsligt För att kemiska reaktioner i kroppen ska ske på rätt sätt och i rätt hastighet är det viktigt att blodets pH är 7,40 T.ex. så kan molekyler få en annan form om pH förändras. En förändring mer än några hundradelar kan orsaka allvarliga sjukdomstillstånd. T.ex. medvetslöshet.

Sjukdomstillstånd som kan påverka pH Vissa sjukdomstillstånd kan påverka pH i kroppen Njursjukdomar, andningsproblem, obehandlad diabetes, långvariga kräkningar, omåttligt intag av vatten.

Definition av en syra En syra frigör vätejoner, H+. Detta kallas med ett finare ord för protolys. Vätejonen är ju en proton. Antalet vätejoner som frigörs bestäms av två saker: typen av syra samt koncentrationen

Två typer av syror Starka syror pH 1 HCl Saltsyra HNO3 Salpetersyra H2SO4 Svavelsyra Svaga syror pH 2-7 Mjölksyra Citronsyra Kolsyra H2CO3 Ättiksyra CH6COOH

Starka syror i vattenlösning HCl H+ +Cl- Saltsyra används t.ex. vid tillverkning av konstgödsel. Finns i magsyra. Används i kemisk industri bl. a. som surgörare, vid framställning av metaller och färgämnen samt allmänt vid pH reglering.

Egenskaper starka syror pH 0-1 Färgar BTB gult-orange pH papper rött Leder ström vilket är tecken på att det finns joner i lösningen. Fräter på oädla metaller Bildar knallgas särskilt med magnesium. Knallgas består av vätejoner (från syran) och syre från luften. Knallgas är explosivt. Svavel- och Salpetersyra används vid sprängämnestillverkning Kungsvatten är en blandning av saltsyra och salpetersyra som även fräter på ädla metaller som guld

Svavelsyra är en tvåprotoning syra H2SO4 har till skillnad mot de andra starka syrorna två väteatomer. Därför sker protolyseringen i två steg H2SO4 H+ + HSO4- (stark syra) HSO4-  H+ + SO42- (svag syra) Detta märks t.ex. då man ska neutralisera svavelsyra. Det krävs mer bas (dubbelt så mycket) jämfört med andra starka syror.

Starka och svaga syror Starka syror släpper ifrån sig alla sina protoner, vätejoner, H+ Svaga syror släpper ifrån sig en del av sina vätejoner. Därav olika pH

Kolsyra När koldioxid får reagera med vatten bildas kolsyra. CO2 +H2O H2CO3 Cocacola innehåller tillsats av den svaga syran fosforsyra.

Sura hav Haven tar upp mängder av koldioxid från atmosfären. Ca ¼ av den koldioxid människan släpper ut tas upp av haven Kalla hav kan ta upp mer CO2 än varma hav. Om temperaturen i atmosfär och hav stiger kommer haven att släppa ifrån sig CO2.

Surt pH De flesta organismer tål inte surt pH. Bakterier och koraller är exempel på organismer som är mycket känsliga för surt pH. Svaga syror t.ex. ättika används ofta i inläggningar för att förhindra bakterietillväxt.

Surt regn Vid förbränning av fossila bränslen frigörs svavel, koldioxid och kväveoxider som i kontakt med vatten bildar surt regn. När surt regn faller ned över sjöar och land orsakar detta en försurning. Tillfälligt, kan man behandla en försurad sjö med kalkning: Calciumhydroxid Ca(OH)2 (s) + 2 H+(aq) Ca2+(aq) + 2 H2O(l)

Buffert Det finns ämnen som förhindrar pH förändringar. Sådan ämnen kallas för buffert. I blodet finns t.ex. vätekarbonat HCO3- Vätekarbonat hindrar förändringar av pH i blodet.

Baser Baser är särskilt bra på att lösa fett. Därför används baser i många olika typer av rengöringsmedel. Hemma finns baser t.ex. i tvättmedel, bakpulver, rengöringsmedel som såpa, maskindiskmedel, propplösare etc.

Hydroxidjoner Till skillnad från syror som släpper ifrån sig vätejoner, H+ så släpper baser ifrån sig hydroxidjoner, OH- Hydroxidjoner tar upp vätejoner och bildar vatten: H+ + OH- H2O

Skillnad på starka och svaga baser Starka baser består av hydroxidjon och en positiv jon. T.ex. NaOH I en vattenlösning frigörs hydroxidjonerna NaOH  Na+ +OH- Det blir många hydroxidjoner och därmed ett högt pH

Starka baser NaOH, natriumhydroxid används som propplösare, färgborttagare, vid tillverkning av tvål och pappersmassa. KOH, kaliumhydroxid används vid tillverkning av såpa, har även förmåga att suga till sig vatten och koldioxid varför den ofta används på laboratorier

Svaga baser En svag bas t.ex. ammoniak NH3 (g) innehåller inga hydroxidjoner. Men den kan dra till sig vätejoner från vatten och skapar på så sätt hydroxidjoner NH3 +H2O  NH4+ + OH- NH4+ kallas ammoniumjon Svaga baser drar bara till sig en del vätejoner så att hydroxidjoner bildas, därmed blir pH inte så högt.

Baser löser eller fräter på fett Eftersom baser löser fett och starka baser är frätande så är starka baser särskilt farliga för ögonen. Därför krävs särskild försiktighet med starka baser

Svaga baser Exempel på svaga baser: Bikarbonat ingår i t.ex. bakpulver och samarin, finns även i magslemhinnan Ammoniak ingår i många rengöringsprodukter

Basers egenskaper pH 8-14 Färgar ph-papper blått Färgar BTB blått Färgar fenolftalein rosa Leder ström vilket är ett tecken på att lösningen innehåller joner Ofta hala, tvålliknande Fräter inte på metaller Löser eller fräter på fett

Propplösare När det blir stopp i avloppet. Proppen består av fett som klistrar ihop hårstrån, hudflagor och skräp. En propplösare fräter på fettet och omvandlar det till tvål. Sedan kan vattnet lösa upp tvålen så att proppen kan spolas bort.

Neutralisation av en syra med hjälp av en bas Man kan neutralisera en syra med hjälp av en bas. T.ex. HCl +NaOH H+ +Cl- +Na+ +OH- NaCl +H2O Ett salt och vatten bildas Gränsen för neutral lösning är hårfin Då finns lika många vätejoner som hydroxidjoner

Lite speciellt att neutralisera svavelsyra Eftersom svavelsyra släpper ifrån sig vätejoner i två steg blir reaktionen med en bas lite speciell: H2SO4 + 2NaOH  H+ + HSO4- + 2Na+ +2OH-  2 H+ + SO42- + 2Na+ +2OH- Na2SO4 +2 H2O I alla fall rent teoretiskt. Lägg märke till att det krävs dubbelt så mycket NaOH att neutralisera svavelsyra jämfört med HCl. Ändå är svavelsyra och HCl lika sura.

pH-skalan

Kemihistoria Vin som förvaras för länge smakar surt. Detta har man känt till länge. Ämnen som smakade surt började kallas för syror. Varför är de sura? Lavoiser upptäckte på slutet av 1700talet att många syror innehåller syreatomer T.ex. ättiksyra CH6COOH Därav skulle syre heta oxygéne, syrabildare på franska. Men det stämmer inte

Svante Arrhenius Ca 100 år senare har den svenske kemisten Svante Arrhenius upptäckt joner. Arrhenius menade att syror bildade vätejoner i vatten och baser bildade hydroxidjoner i vatten. Detta stämmer så länge man löser syror och baser i vatten.

Johannes Brønsted 20 år senare arbetar dansken Johannes Brønsted med en teori som alltid fungerar. Syror lämnar ifrån sig vätejoner och baser vill ta upp dem. Syror är Protongivare och baser är Protontagare (Brønsted-Lowry)

Supersyror t.ex. HSO4F fluorsvavelsyra Det finns syror med t.ex. pH -30. Dessa ämnen är så starka att de kan tvinga ämnen som inte alls är baser att ändå ta upp vätejoner. Detta kan användas på ett labb för åstadkomma speciella kemiska reaktioner

Supersyror inga vanliga syror Dessa supersyror är alltså inte i vanlig bemärkelse protongivare pga att de innehåller särskilt mycket vätejoner. De har istället förmågan att tvinga andra ämnen att lämna ifrån sig vätejoner. T.ex. innehåller kolatomen 4 väteatomer. Långa kolkedjor innehåller mängder med väteatomer. En supersyra kan alltså frigöra dessa.

Problem med vätejoner Vätejonen, H+, protonen är extremt liten och förekommer egentligen aldrig ensam. I en vattenlösning kommer den istället att reagera med vattnet och bilda en oxoniumjon H3O+. HCl + H2O H+ +Cl- +H2O  H3O+ + Cl-

Oxoniumjonen I en neutralisationsprocess sker då egentligen: H3O+ + OH-  2H2O Nu jobbar vi med finalen. Tanken är att provet ska samma struktur som finalen