14.2 – Brøndsted-Lowry syre og baser

I 1923, udvidede Johannes Nicolaus Brønsted (1879-1947) fra Danmark og Thomas Martin Lowry (1874-1936) fra England, definitionen af syrer og baser til også at indeholde baser der ikke indeholder OH ioner. En Brønsted-Lowry syre, kan donere en hydrogenion, H+, til et andet stof, og en Brønsted-Lowry base, kan acceptere en hydrogenion.

En Brønsted-Lowry syre, er et stof der donerer H+.
En Brønsted-Lowry base, er et stof der accepterer H+.

En fri hydrogenion, H+, eksisterer faktisk ikke i vand. Dens tiltrækning mod de polære vandmolekyler er så stærk, at H+ binder sig til et vandmolekyle, og danner en hydroniumion, H3O+ – Undertiden også kaldt for en oxoniumion.

Vi kan opstille dannelsen af en saltsyreopløsning, som en overførsel af H+ fra HCl til vand. Ved at acceptere en H+ i reaktionen, fungerer vand som en base ifølge Brønsted-Lowry konceptet.

I en anden reaktion, reagerer ammoniak (NH3) med vand. Fordi nitrogenatomet i NH3 har en stærkere tiltrækning for H+, fungerer vand her som en syre, ved at donere H+.

Opgaveeksempel 14.2

Syrer og baser

I hver af følgende reaktionsligninger, angiv reaktanten der er en Brønsted-Lowry syre, og reaktanten der er en Brønsted-Lowry base:

a.

HBr(aq)+H2O(l)H3O(aq)++Br(aq)b.

H2O(l)+HS(aq)H2S(aq)+OH(aq)

Svar

a. HBr, Brønsted-Lowry syre; H2O, Brønsted-Lowry base.
b. H2O, Brønsted-Lowry syre; HS, Brønsted-Lowry base.


Korresponderende syre-basepar

Ifølge Brønsted-Lowry teorien, består et korresponderende syre-basepar af molekyler eller ioner, relateret ved tabet af en H+ fra en syre, og optagelsen af en H+ af en base. Enhver syre-basereaktion, indeholder to korresponderende syre-basepar fordi, en H+ er overført i både den fortløbende reaktion og den tilbageløbende reaktion. Når en syre som for eksempel HF mister en H+, dannes den korresponderende base F. Når basen H2O optager en H+, dannes den korresponderende base H3O+.

Fordi den samlede reaktion er reversibel, kan den korresponderende syre donere H+ til den korresponderende base
F, og gendanne syren HF, og basen H2O. Ved at bruge forholdet mellem at miste og optage en H+, kan vi nu identificere de korresponderende syre-basepar som HF/F sammen med H3O+/H2O.

Tabel 14.4 i afsnit 14.3, viser nogle flere eksempler på korresponderende syre-basepar.

I en anden reaktion, accepterer ammoniak, NH3, fra H2O, og danner den korresponderende syre NH4+ og den korresponderende base OH. Hver af disse korresponderende syre-basepar, NH3/NH4+ og H2O/OH, er relateret til tabet eller modtagelsen af en H+.

I disse to eksempler, kan vi se at vand optræder som en syre når det donerer en H+, eller som en base når det accepterer en H+. Stoffer der kan optræde som både syre og base, er amfoterisk eller amfiprotisk. For vands vedkommende, det mest almindelige amfoteriske stof, afhænger vands opførsel som syre eller base, af den anden reaktant. Vand donerer H+ når det reagerer med en stærkere base, og det accepterer H+, når det reagerer med en stærkere syre. Et andet eksempel på et amfoterisk stof er bicarbonat, HCO3. Med en base, opfører HCO3 sig som en syre og donerer en H+ for at danne CO32-. Når HCO3 imidlertid reagerer med en syre, opfører den sig som en base og accepterer en H+ og danner H2CO3.

Konceptforståelse 14.3

Korresponderende syre-basepar

a. Skriv formlen for den korresponderende base til HClO3
b. Skriv formlen for den korresponderende syre for HS

Svar

a. En korresponderende base dannes, når en Brønsted-Lowry syre mister en H+. Når HClO3 mister en H+, danner den dens korresponderende base C-O3.

b. En korresponderende syre dannes, når en Brønsted-Lowry base optager en H+. Når HS optager en H+, danner den dens korresponderende syre H2S.

Opgaveeksempel 14.3

Identificering af korresponderende syre-basepar

Identificér de korresponderende syre-basepar i følgende reaktion:

HBr(aq)+NH3(aq)Br(aq)+NH4(aq)+

Løsning

Trin 1:
Identificer den reaktant der mister H+ som syren.

I reaktionen, er det HBr der mister en H+ og danner produktet Br. Derfor er HBr en korresponderende syre, og Br er en korresponderende base.

Trin 2:
Identificer den reaktant der optager en H+ som basen.

I reaktionen, er det NH3 der optager en H+. Derfor er NH3 en korresponderende base, og NH4+ er en korresponderende syre.

Trin 3:
Angiv de korresponderende syre-basepar for hver.

HBr/Br, NH4+/NH3

14.3 – Styrken af syrer og baser →