14.7 – Syrer og basers reaktioner

$2{\mathrm{Al}}_{\left(\mathrm{s}\right)}+3{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}\to 3{\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{Al}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}$

Typiske reaktioner mellem syrer og baser, inkluderer reaktionerne mellem syrer og metaller, og baser og carbonat- eller bicarbonationer. For eksempel, hvis du putter en brusetablet ned i vand, vil bicarbonationen og citronsyren i tabletten reagere med hinanden og danne kuldioxidbobler, vand og et salt. Et salt er en ionforbindelse der ikke har H⁺ som en kation, eller OH^– som en anion.

Syrer og metaller

Syrer reagerer med særlige metaller, til dannelse af hydrogengas (H₂) og et salt. Aktive metaller inkluderer kalium, natrium, calcium, magnesium, aluminium, zink, jern, og tin. I disse enkelt substitutionsreaktioner, erstatter metalionen hydrogen i syren.

$\underset{\mathrm{metal}}{{\mathrm{Mg}}_{\left(\mathrm{s}\right)}}+\underset{\mathrm{syre}}{2{\mathrm{HCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}}\to \underset{\mathrm{hydrogen}}{{\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}}+\underset{\mathrm{salt}}{{\mathrm{MgCl}}_{2\left(\mathrm{aq}\right)}}$

$\underset{\mathrm{metal}}{{\mathrm{Zn}}_{\left(\mathrm{s}\right)}}+\underset{\mathrm{syre}}{2{\mathrm{HNO}}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}}\to \underset{\mathrm{hydrogen}}{{\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}}+\underset{\mathrm{salt}}{\mathrm{Zn}{\left({\mathrm{NO}}_3\right)}_{2\left(\mathrm{aq}\right)}}$

Konceptforståelse 14.8

Reaktionsligninger for metaller og syrer Opstil den afbalancerede kemiske ligning, for reaktionen mellem Al(s) og HCl(aq). Svar Når metallet Al(s) reagerer med HCl(aq), danner reaktionen H2 og Al3+, hvilket afbalanceres med 3 Cl– fra HCl, til dannelse af saltet AlCl3(aq). Ved at anvende formlen for saltet, fås den ikke-afbalancerede kemiske reaktionsligning: ${\mathrm{Al}}_{\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{HCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{AlCl}}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}$ Nu kan reaktionsligningen afbalanceres: $2{\mathrm{Al}}_{\left(\mathrm{s}\right)}+6{\mathrm{HCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}\to 3{\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+2{\mathrm{AlCl}}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}$

Syrer reagerer med carbonater og bicarbonater

Når en syre tilføres til en carbonat eller bicarbonat, er produkterne kuldioxid, vand, og et salt. Syren reagerer med CO₃^2- eller HCO₃^– og danner kulsyre, der hurtigt nedbrydes til CO₂ og H₂O.

$\underset{\mathrm{syre}}{2{\mathrm{HCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}+}\underset{\mathrm{carbonat}}{{\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}}\to \underset{\mathrm{kuldioxid}}{{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}}+\underset{\mathrm{vand}}{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}}+\underset{\mathrm{salt}}{2{\mathrm{NaCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}}$

$\underset{\mathrm{syre}}{{\mathrm{HBr}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}}+\underset{\mathrm{bicarbonat}}{{\mathrm{NaHCO}}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}}\to \underset{\mathrm{kuldioxid}}{{\mathrm{CO}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}}+\underset{\mathrm{vand}}{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}}+\underset{\mathrm{salt}}{{\mathrm{NaBr}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}}$

Syrer og hydroxider: Neutralisation

Neutralisation, er en reaktion mellem en stærk eller svag syre, og en stærk eller svag base, til dannelse af et salt og vand. H⁺ fra en syre og OH^– fra en base reagerer, og danner vand. Saltet er resultatet af reaktionen mellem kationen fra basen og anionen fra syren. Vi kan skrive den følgende reaktionsligning for neutralisationsreaktionen mellem HCl og NaOH:

$\underset{\mathrm{syre}}{{\mathrm{HCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}}+\underset{\mathrm{base}}{{\mathrm{NaOH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}}\to \underset{\mathrm{vand}}{{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}}+\underset{\mathrm{salt}}{{\mathrm{NaCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}}$

Hvis vi skriver den stærke syre HCl og den stærke base NaOH som ioner, ser vi at H⁺ går sammen med OH^– og danner vand, hvilket efterlader ionerne Na⁺ og Cl^– tilbage i opløsningen:

${\mathrm{H}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{Cl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}+{\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{OH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}\to {\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}+{\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{Cl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}$

Vi kan nu undlade de ioner der ikke ændrer sig under reaktionen (tilskuerionerne – røde), og vi ender op med nettoionreaktionsligningen:

${\mathrm{H}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{Cl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}+{\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{OH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}\to {\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}+{\mathrm{Na}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{Cl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}$

 

${\mathrm{H}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{+}+{\mathrm{OH}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}^{–}\to {\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)} \mathrm{nettoreaktionsligning}$

Afbalancering af neutralisationsreaktionsligninger

I en neutralisationsreaktion, reagerer en H⁺ altid med en OH^–. Derfor behøver en neutralisations-reaktionsligning måske koefficienter, for at afbalancerer H⁺ fra syren med OH^– fra basen. Et eksempel er vist i Opgaveeksempel 14.10.

Opgaveeksempel 14.10

Afbalancering af en neutralisationsreaktion Opstil den afbalancerede reaktionsligning for neutralisationen af HCl(aq) med Ba(OH)2(s). Trin 1: Opstil reaktanter og produkter. ${\mathrm{HCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}+\mathrm{Ba}{\left(\mathrm{OH}\right)}_{2\left(\mathrm{s}\right)}\to {\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}+\mathrm{salt}$ Trin 2: Afbalancer H+ i syren med OH– i basen. Placering af koefficienten 2 foran HCl, leverer 2 H+ til de to OH– fra Ba(OH)2. $2{\mathrm{HCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}+\mathrm{Ba}{\left(\mathrm{OH}\right)}_{2\left(\mathrm{s}\right)}\to {\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}+\mathrm{salt}$ Trin 3: Afbalancer H2O med H+ og OH–. Brug koefficienten 2 foran H2O, for at afbalancere 2 H+ og 2 OH–. $2{\mathrm{HCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}+\mathrm{Ba}{\left(\mathrm{OH}\right)}_{2\left(\mathrm{s}\right)}\to 2{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}+\mathrm{salt}$ Trin 4: Skriv saltet fra de overskydende ioner. Brug ionerne Ba2+ og 2 Cl– og skriv formlen for saltet som BaCl2 $2{\mathrm{HCl}}_{\left(\mathrm{aq}\right)}+\mathrm{Ba}{\left(\mathrm{OH}\right)}_{2\left(\mathrm{s}\right)}\to 2{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}+{\mathrm{BaCl}}_{2\left(\mathrm{aq}\right)}$

Konceptforståelse 14.9

Syrers reaktioner Skriv en afbalanceret reaktionsligning for reaktionen mellem H2SO4(aq) og hver af følgende: a. Al(s)          b. K2CO3(s) Svar a. Al(s) Når et aktivt metal reagerer med en syre, er produkterne H2(g) og et salt. ${\mathrm{Al}}_{\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+\mathrm{salt}$ Metalionen Al3+ og anionen SO42- går sammen og danner saltet Al2(SO4)3(aq) ${\mathrm{Al}}_{\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{Al}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}$ Nu tilføjes koefficienter for at afbalancere reaktionsligningen. $2{\mathrm{Al}}_{\left(\mathrm{s}\right)}+3{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}\to 3{\mathrm{H}}_{2\left(\mathrm{g}\right)}+{\mathrm{Al}}_2{\left({\mathrm{SO}}_4\right)}_{3\left(\mathrm{aq}\right)}$ b. K2CO3(s) Når en carbonat reagerer med en syre, er produkterne CO2(g), H2O(l), og et salt. ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{CO}}_{3\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{CO}}_2+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}+\mathrm{salt}$ Metalionen K+ og anionen SO42- går sammen og danner saltet K2SO4. Reaktionsligningen er afbalanceret. ${\mathrm{K}}_2{\mathrm{CO}}_{3\left(\mathrm{s}\right)}+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}\to {\mathrm{CO}}_2+{\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_{\left(\mathrm{l}\right)}+{\mathrm{K}}_2{\mathrm{SO}}_{4\left(\mathrm{aq}\right)}$

14.8 – Syre-basetitrering →