Syre

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk

En syre (ofte representert ved den generelle formelen HA [H+A]) blir vanligvis beskrevet som et kjemikalie som øker vannets hydrogenionekativitet når det blir løst ut. Løsningen har da en pH lavere enn 7,0. Det er tilnærmet den moderne definisjonen som Johannes Brønsted og Martin Lowry kom fram til uavhengig av hverandre, hvor syre er beskrevet som et stoff som gir fra seg protoner (hydrogenioner (H+)). Denne reaksjonen har fått navnet protolyse. I en sterk syre vil tilnærmet alle molekylene i syren protolysere, mens i en svak syre vil det dannes en likevekt der bare en del av syren vil protolysere. Syre- og basereaksjoner skiller seg fra redoksreaksjoner ved at det ikke vil være noen endring i oksidasjonstall.

Definisjoner[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikkel: syre-base-reaksjoner

Substantivet «syre» er avledet av adjektivet «sur», etter den karakteristiske smaken disse stoffene har.

I moderne tid har det blitt utviklet mer spesifikke definisjoner for syrer (og baser):

  • Arrhenius: Den svenske kjemikerenen Svante Arrhenius beskrev syrer som stoffer som øker konsentrasjonen av hydrogenioner (H+) når de blir løst i vann. Baser ble beskrevet som stoffer som danner hydroksydioner (OH-) når de blir løst i vann. Denne definisjonen begrenser syrer og baser til vannløselige stoffer.
  • Brønsted-Lowry: Denne definisjonen beskriver syrer som stoffer som gir fra seg protoner (hydrogenioner H+) og baser som stoffer som tar til seg protoner. Denne definisjonen gir alle syrer en korresponderende base ettersom en syre som har gitt fra seg et proton (syreresten) har muligheten til å ta opp igjen et proton. En syre og den korresponderende basen kalles et syre-basepar. Det samme prinsippet gjelder for baser. Denne definisjonen gjelder også for stoffer som ikke er løselige i vann. Johannes Brønsted og Martin Lowry kom begge fram til denne definisjonen uavhengig av hverandre. Dette er i dag den den mest brukte definisjonen.
  • Lewis: Gilbert N. Lewis kom fram til en syre-base definisjon som sier at syrer er stoffer som er elektronparmottakere, og baser som stoffer som er elektronpargivere. Denne definisjonen inkluderer også syrer som ikke protolyserer, som for eksempel jern(III)klorid og botrifluorid. Ikke-protolyserende syrer blir ofte kalt for Lewis-syrer.

Den generelle syreformelen[rediger | rediger kilde]

Det finnes en generell formel for å beskrive hvordan en syre oppfører seg når den blir løst i vann. Formelen for enprotisk syre er som følger:

HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A(aq)         Ka

HA betegner syren, der H er hydrogenet som spaltes av. A står for engelsk acid («syre»). A- som er på høyre side av ligningen er den korresponderende basen (syreresten). Hydronium-ionet ( H3O+) er et vannmolekyl som har tatt til seg hydrogenionet.

Kjemiske egenskaper[rediger | rediger kilde]

Svake syrer[rediger | rediger kilde]

Hvor stor andel av syren som protolyseres betegnes som protolysegraden og oppgis i prosent. Syrer der protolysegraden er tilnærmet 100% kalles for sterke syrer, mens svake syrer har en protolysegrad på bare noen få prosent. I svake syrer oppstår det en kjemisk likevekt mellom syren, den korresponderende basen og vannet. En likevektskonstant, syrekonstanten Ka er definert:

K_\text{a} = \frac{[\mbox{H}_3\mbox{O}^+][\mbox{A}^-]}{[\mbox{HA}]}

Konsentrasjonen av vann [H2O] er regnet som konstant, og syrekonstanten Ka er definert som den generelle likevektskonstanten Kc multiplisert med konsentrasjonen av vann:

K_\text{a} = K_\text{c} \cdot [\mbox{H}_2\mbox{O}]

Ved en fortynning av en svak syre vil protolysegraden øke. Konentrasjonen av den uprotolyserte syren vil minke, og for å opprettholde likevekten vil mer syre måtte protolyseres.

Sterke syrer[rediger | rediger kilde]

En sterk syre er en syre som protolyseres fullstendig i en vandig løsning (med unntak av svovelsyre).[1]

Nomenklatur[rediger | rediger kilde]

Tradisjonelt blir syrer navngitt etter anionene. Ionesuffikset faller vekk og blir erstattet med et nytt suffiks, og noen ganger et prefiks. prefikset hydro- blir bare brukt dersom molekylet bare består av hydrogen og ett annet grunnstoff.

Mange syrer har trivialnavn, som for eksempel saltsyre, melkesyre, svovelsyre og eddiksyre

Historikk[rediger | rediger kilde]

Syrer har vært kjent i uminnelige tider. Sitrusfrukter og andre sure frukter har inngått i menneskenes matvaner langt tilbake i historien. Bibelen beskriver fremstilling av eddiksyre ved langvarig gjæring av druer, og dens virkning på pottaske og kritt. Saltsyre, svovelsyre og salpetersyre finnes i nedtegnelser. Etymologisk er substantivet «syre» avledet av adjektivet «sur», etter den karakteristiske smaken disse stoffene har.

I moderne tid blir syrer brukt i industri, batterier og rengjøringsmidler.

Egenskaper[rediger | rediger kilde]

Følgende egenskaper er karakteristiske for syrer:

  • Sur smak.
  • Skifter farge på enkelte organiske forbindelser.
  • Virker etsende på organisk materiale, sterke syrer kan også etse metall.
  • Danner salter og nøytraliseres dersom de blandes med baser. Dette skjer fordi alle syrer inneholder ett eller flere hydrogen-atomer som kan erstattes med et metall.
  • Reagerer med metaller samtidig som hydrogengass dannes.
  • Leder strøm.

Disse egenskapene fremkommer ofte først når syren er løst i vann. Syrer løst i vann vil alltid gi en pH-verdi lavere enn 7.

Tilstander[rediger | rediger kilde]

Syrer forekommer ved romtemperatur i alle tilstander: Fast stoff, flytende eller gass, avhengig hvilken syre det er snakk om. Syrer kan altså ikke kategoriseres entydig utfra tilstand, i motsetning til metaller (med et par unntak). Likevel er den store gruppen organiske syrer oftest i fast form. \

Indikator og pH[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikkel: pH-indikator og pH

Når en syre løses i vann vil den spalte av H+ og sende dem ut i løsningen. Disse protonene vil bli tatt opp av vann og danne et oksoniumion. (H3O+) Denne reaksjonen gjør løsningen sur, men nøyaktig hvor sur den blir avhenger av syrens styrke og konsentrasjon. Surhetsgraden bestemmes ved å måle konsentrasjonen av H3O+ i løsningen og ta den negative logaritmen til dette tallet. Enheten kalles pH og er en skala der verdier under 7 er sure, 7 er nøytral og verdier over 7 er basiske.

For å bestemme pH kan man benytte et elektronisk pH-meter eller en indikator. Indikatorer er stoffer som har én farge i sure løsninger og en annen farge i basiske løsninger. I dagliglivet er indikatorer lett tilgjengelige ettersom både rødkålsaft og te har denne egenskapen. Forskjellige indikatorer skifter farge på ulike pH-verdier, noe som kan utnyttes til å bestemme pH mer nøyaktig. På laboratoriet er BTB, fenoftalin og lakmus de vanligste indikatorene som benyttes.

Syrer i naturen[rediger | rediger kilde]

Det finnes syrer overalt ute i naturen, fra trær og planter til bær og myrer. Myrsjøer inneholder mange sure løsninger. På grunn av sin lave pH-verdi og store mengder med humus blir vannet gul-brunt. Humus er et organisk stoff som ikke blir helt nedbrutt til næringsalter, karbondioksid og vann. Dermed blir myrsjøer tilført lite næringsstoffer. Nedbrytingen av humus krever veldig mye oksygen og myrsjøene blir som oftest oksygenfattige. Under nedbrytingen oppstår det flere gasser som metan (CH4) og dihydrogensulfid (H2S). Man kan mange ganger se metanen boble på overflaten og kjenne en råtten lukt fra dihydrogensulfiden.

Nøytralisering[rediger | rediger kilde]

Det å nøytralisere en syre betyr blande en sur løsning med en basisk løsning så pH-verdien, det kommer en kjemisk reaksjon når man blander en sur løsning med en basisk løsning, pH-verdien stiger til det nøytrale punktet, pH 7,0 . Har man like mange H+ -ioner som OH- -ioner, vil man få en løsning som er nøytral, der av navnet ’nøytralisering’. Når en løsning er nøytral er den verken sur eller basisk og ligger på en pH-verdi på 7,0.

Eksempler på syrer[rediger | rediger kilde]

Sterke syrer[rediger | rediger kilde]

Sterke syrer består mest av konsentrerte løsninger. Konsentrerte løsninger er svært etsende, derfor ved direkte kontakt mot hud eller øyne må man skylle grundig med vann og oppsøke lege. Klær kan også bli skadet ved kontakt.

Svake syrer[rediger | rediger kilde]

Svake syrer er langt ifra så reaktive som sterke syrer. I ufortynnede løsninger av svake syrer vil ikke pH verdien være lavere enn 2 . Svake syrer finner man som regel i mat og drikke, som for eksempel: eddik, frukt og surmelk.

Man skiller mellom sterke og svake syrer etter stoffets evne eller «villighet» til å gi fra seg hydrogenioner.

Se også[rediger | rediger kilde]

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Zumdahl, Steven S., Chemical principles (1992), ISBN 0-669-27871-8