Hei, velkommen til første film i kapittelet om syre og base. Det første vi skal se på er syre-base-reaksjoner. Først må vi se på definisjonen på hva er en syre og hva er en base.
En syre er definert som et stoff som kan avgi H+, og en base et stoff som kan ta opp H+, så det er altså snakk om overføring av H+. Når vi da har en syre-base reaksjon, så vil det overføres H+, fra en syre til en base. Eksempel her. Her har vi en syre som heter HCl, saltsyre, som består av et hydrogen og et klor. H pluss overføres til denne basen som heter ammoniak, NH3.
Den tar gjerne til seg et hydrogen. Ion, fordi det har ledd elektronpær der, da tar den med til seg NH+, og hele enheten blir positivt glad, N+, så da får vi NH4+, mens hydrogenkloriden, som da avgir NH+, bindingselektronene blir beholdt hos kloriden, det betyr at kloratomet har 8 elektroner rundt seg, da har det 1 elektron mer enn det jeg har naturlig, så da blir det en minus. Så da får vi NH4+, og Cl-. Da har vi fått en overføring av hydrogen, eller H+, fra syret til basen. Før at en syre skal kunne gi fra seg sitt proton, så må det være en base til stede.
Det betyr at en syre kan ikke reagere som en syre, mindre det har en base tilgjengelig til å ta opp. På samme måte kan heller ikke en base reagere som en base, med mindre den har en syre som kan avgi en H+. Så disse to må være på samme plass, for at det skal kunne skje en overføring av H+, og dermed en syrebasereaksjon.
H pluss er det samme som et proton, fordi at hydrogenatomet har ett proton i kjernen, og så har det ett elektron. Hvis vi da fjerner et elektron slik at atomet blir positivt ladd, så sitter vi igjen med kun den ene kjernepartikken, proton. Derfor sier vi at H+, er det samme som et proton.
Vi har selvfølgelig enkelte isotoper som har et nøytron også, men det tenker vi ikke på nå. Så de aller fleste atomene av hydrogen har et proton og et elektron, og H+, blir da bare et proton. Derfor sier vi ofte at syr-vasereaksjoner er protolyse, eller protolysereaksjoner.
De fleste syre-base reaksjoner skjer i vannløsning, og da fungerer vannet enten som syre eller som base. Hvis det er en syre som reagerer med vann, så vil vannmolekylet ta til seg proton og er derfor en base. Her har vi saltsyre fortsatt, HCL, den gir seg H+, til vann, som da tar imot H+. Da er vann per definisjon en base, og HCL-saltsyre er per definisjon en syre. Vi ser det samme i industrien.
Her har vi HCl, her har vi vannmolekylet. De har to ledde elektronpar, så når det kommer en H+, som er et hydrogenatom uten elektroner, så vil det gjerne binde seg til de to elektronene. Da får hydrogen oppfylt oktettregelen, mens vann fortsatt har det. Så det endrer på en måte ikke på oktettregelen. Da sitter vi igjen med kloridionet, og så får vi H3O plussionet. Der ser vi hvor overføringen av hydrogenen skjer.
Og H plussionet kaller vi for oksoniumion. Så det varierer litt om vi sier H3O pluss eller oksonium, men det betyr det samme. Noen ganger når vi skriver reaksjonsligning for syre, så utelater vi vannet.
Her for eksempel HCl-gass, reaksjonspil til kloridion og H+. Men her ser vi jo at det er i vannløsning, og så skriver vi gjerne en H2O over pila. Så det er en annen måte å skrive det på. Det betyr akkurat det samme som med den lilla her oppe, men den lilla er vel faktisk det mest vanlige.
Uansett, når vi har en syrebassereaksjon, så får vi overskudd av H3+, når vi har en syre som protolyserer for å være mer bestemt. Og når vi har H+, I overskudd får vi en sur løsning. En syre er et stoff som kan avgjøre H+, og da får vi en sur løsning med overskudd av H3O+.
Når en base reagerer med vann, så vil H2O gi fra seg proton, og vil derfor være en syre. Vi ser på reaksjonen ammoniak i vann. Der vil vannmolekylet gi fra seg H+, til H+. NH3, som da blir NH4+, det som blir igjen da blir OH-. Dette her er en svak basis, og dette er en likevekst reaksjon.
Her ser vi... Ja, ok, det var ingen pile her. Men H+, overføres og binder seg til ledige elektronpare på nitrogen, så NH3 blir da til NH4+, og det som blir igjen blir OH-.
Og OH- kaller vi for hydroksidion. Vi ser her at nitrogen har et ledig elektronpar her, som gjør at den har oppfylt loktettregelen i forbindelsen NH3, men når det da kommer susnes inn en H+, som da ikke har elektroner, så vil den lett binde seg til de ledige elektronene. Der viser vi overføringen av H+. Det blir jo dannet OH- i denne reaksjonen, og derfor får vi en basisk løsning.
Så når vi har overskudd av OH-, så har vi en basisk løsning. Så da kan vi også skille mellom en base, den som tar opp H+, og en basisk løsning som blir resultatet av når en base protolyserer i vann. Og så ser vi på likevektspillet her at denne likevekta forsøver langt til venstre. En sur løsning har overskudd av H+, det har vi sagt, og en basisk løsning har overskudd av OH-. Når vi blander disse to, en sur og en basisk løsning, så vil det skje en nøytralisering.
Da vil oksoniumjonene og hydroksidionene reagere med hverandre. Oksonium gir fra seg H+, og blir til H2O. OH- tar opp H+, og blir til H2O. Disse vil kunne protelysere med hverandre og danne vann.
Da får vi neutralisering. Vi snakker ofte om det som om vi, hvis vi har en sur løsning i utgangspunktet, også tilsetter OH-, sånn at vi neutraliserer den. Eller om vi har en basisk løsning og tilsetter H3O+, så neutraliserer vi den. Når vi har like stor stoffmengde av oksonium og hydroksidioner, Det betyr at det ikke er overskudd av noen av dem, det er like store mengder, så er løsningen nøytral. Vann kan altså reagere både som syre og som base, og det betyr at det er et amfoterstoff.
Som syre gir det fra seg et proton til et annet vannmolekyl, og da blir det andre vannmolekyler enn base. Som vi ser her, her har vi basen H2O som tar opp en H+, og blir til oksonium. Og der har vi syre av H2O som gir fra seg H+, og blir til OH- eller hydroksidione. Så det er akkurat omvendt reaksjon som det vi så på i sted på neutralisering. Denne er kanskje mer korrekt, for nå har vi en likevekt.
Så hvis vi bare har et glass med vann, så er dette en reaksjon som skjer hele tiden i en likevektsreaksjon. Og denne reaksjonen kaller vi for vannets egen protolyse, eller vannets autoprotolyse. For vannet protolyserer med seg selv, og vi får en nøytral løsning.
Likevekten på denne vil være sterk for sjøet til venstre. Cirka ett av 500 millioner vannmolekyler protolyserer. Det er ganske lite, så denne er for sjøet langt til venstre.
Det betyr at rent vann inneholder bare små mengder av oksonium og hydroksidioner. Der har vi vanhets egen protolyse igjen. Vi kan sette opp likevekstkonstanten. Da får vi konsentrasjon av tingene på høyre sida, delt på konsentrasjon på venstre sida. Da får vi at K er like H3O+, ganget OH-, delt på H2O ganget H2O, det betyr H2O i andre.
Vi kan gange med H2O i andre for å kvitte oss med nevneren, og da får vi en konstant ganget H2O i andre, som er like konsentrasjonen av H3O+, ganget konsentrasjonen av OH-. Men så regner vi at vannkonsentrasjonen er konstant. Denne protolliserer veldig, veldig, veldig liten grad, så det betyr at konsentrasjonsendringen her er jo null. Så konsentrasjonen av vann er konstant.
Derfor kan vi si at k ganger h2o i andre er en ny konstant, for vi har en konstant ganger med en konstant, og da får vi en ny konstant som vi kaller for kW. Da vet vi at kW er like h3o pluss konsentrasjon ganger OH minus konsentrasjon. kW kalles vanhetsioneprodukt, eller vanhetsprotolysekonstant.
Ja, for når vannet er protolysert, så får jo vannet jona. Dette er vannets jona. Og når vi tar produkter av dem, altså gangene med hverandre, så får jo vannets joneprodukt.
Så navnet er ganske opplagt. Da har vi vannets egen protolyse. Vannets joneprodukt er en konstant, det har vi nettopp sagt.
Verdien på den er alltid 10 i minus 14 ved 25 grader Celsius. Og hvis vi har en neutral løsning, så vet vi at konsentrasjonen av oksonium er like konsentrasjonen av hydroksid. Da kan vi kalle den for x, sånn at vi får x og x.
Og da kan vi regne litt på det her. K-dobbelt-b. Vi setter opp uttrykket for det først, oksoniumhydroksid er lik 10 minus 14. Så kan vi bytte ut oksonium og hydroksid med x, så får vi at x i andre er lik 1 ganger 10 minus 14. For å finne ut konsentrasjonen. Så tar vi kvadratroter på begge siden, og kvadratroter av 1 ganger 10 minus 14 er like 1 ganger 10 minus 7. Hvilket betyr at når vi har en nøytral løsning, så er konsentrasjonen av oksonium like konsentrasjonen av hydroksid, og da vil den være 1 ganger 10 minus 7. Hvis vi tilsetter syre slik at H3O+, øker, da vil OH- konsentrasjonen minke tilsvarende. Slik at ganger vi oksonium med hydroksid, så vil vi alltid få 1 ganger 10 minus 14. Og det samme gjelder også hvis vi tilsetter basisen at konsentrasjonen av hydroksid øker.
La oss si at den øker 10 ganger. Da vil konsentrasjonen av oksonium reduseres 10 ganger. Vi tar et eksempel. Dersom konsentrasjonen av H3O+, er 1 ganger 10 minus 9, hva er konsentrasjonen av hydroksid? Vi bruker vannets ioneprodukt.
KW er like 10 minus 14. Så bare vi vet konsentrasjonen av H3O+, og det er bare å dele på den på begge siden, så får vi at hydroksidkonsentrasjonen er like 10 i minus 14, delt på konsentrasjonen av oksonium, som er like 10 i minus 14, delt på 10 i minus 9, som blir like 10 i minus 5. Yes. Da hadde vi den løsningen. Så har vi en annen utregning. Dersom konsentrasjonen av oksonium er 4,2 ganger 10 minus tredje, hva er konsentrasjonen over minus? Nå beveger jeg meg bort fra at vi bare har en som tall her.
Nå endrer vi på det slik at vi ikke har helt tall. Men utregningen er akkurat det samme. Vi setter opp uttrykket for vanlig stjålende produkt.
deler på konsentrasjonen av oksonium på begge siden, og da får jeg 1 ganger 10 minus 14, delt på 4,2 ganger 10 minus 3, og får 2,4 ganger 10 minus 12 molar. Så det er fortsatt like lett å regne med. Yes, det var hele delkapittlet. Håper ikke det gikk for fort, men at dere klarte å henge med.
Så takk for nå.