Transcript syror-och-baser-repetition

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+ +ClSaltsyra 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