Av Kevin Beck Uppdaterad 24 mars 2022
Jupiterimages/Pixland/Getty Images
Om du vill bli framgångsrik i kemi måste du förstå syror och baser. Du bör inte bara förstå vad dessa föreningar är och hur de beter sig i lösning, utan också kunna utföra enkla beräkningar av pH och förstå varför beteendet hos starka syror förenklar beräkningar som involverar dessa ämnen.
Till att börja med bör du veta att i kemi, koncentration uttrycks ofta i mol per volymenhet, vanligtvis liter (mol/L) snarare än i massenheter per liter. Antalet gram i 1 mol av ett ämne kan bestämmas från molmassorna eller molekylvikterna för dess ingående atomer, tillgängliga i det periodiska systemet för grundämnen.
En syra är en förening som donerar en proton i vattenlösning. Denna proton representeras ibland i ekvationer som en fristående proton (H+) eller som en hydroniumjon (en proton plus vatten:H3O+). Den andra komponenten i den lösta syran kallas konjugatbasen. Den allmänna formeln för dissociation av en syra är HA → H+ + A–, där A– är den konjugerade basen.
Baser, å andra sidan, fungerar som syrors dubbelgångare:De accepterar lätt protoner, vilket är liktydigt med att donera hydroxidjoner (OH–) i vattenlösning. Återstoden av en dissocierad bas kallas konjugatsyran och är ofta en metallkatjon såsom Na+.
pH, eller "vätekraft", är ett värde generellt (men inte matematiskt) begränsat till det numeriska området 0 till 14,0. Lösningar som är sura har ett lågt pH, neutrala lösningar (som rent vatten) har ett pH på 7 och basiska lösningar har högre pH-värden.
Matematiskt är pH bara det negativa av logaritmen till basen 10 av koncentrationen av H+ (eller H3O+) joner:pH =–log10[H+]. Så länge du har en miniräknare och är försiktig med dina potenser 10, är dessa beräkningar enkla.
En stark syra är en som lätt ger upp sina protoner, och gör det även när det omgivande pH-värdet är lågt, vilket betyder att det redan finns många protoner som flyter runt. Svaga syror ger inte upp sina protoner så lätt och dissocieras i meningsfull utsträckning först när pH är närmare neutralt. Starka baser avger på liknande sätt lätt hydroxidjoner även i lösningar med högt pH.
Styrkorna av syra och baser kan tilldelas ett värde:pK a, eller syradissociationskonstanten , pH-värdet vid vilket hälften av en syra har donerat sina protoner medan den andra hälften förblir i det konjugerade tillståndet. (Baser har, du gissade rätt, pKb-värden.) Starkare syror har alltså lägre pKa-värden.
Saltsyra, eller HCl, är en välkänd och vanlig stark syra. Användning av saltsyra inkluderar kemilabb i högskolor och gymnasier runt om i världen samt en mängd industri- och tillverkningsapplikationer.
Exempel:Beräkna pH för en 0,100 M lösning av HCl.
Eftersom HCl är en stark syra joniseras den fullständigt, och pH för HCl i lösning kan hittas från koncentrationen (molariteten) av H+-jonerna, per definition lika med 0,100 M. (Syrans konjugatbas, som är kloridjonen Cl–, skulle också ha en koncentration på 0,100 M.)
pH är alltså –log(0,100) =1,000 .
Uppenbarligen kommer högre molaritetsvärden att ge lägre pH-värden och omvänt för HCl (eller vilken syra som helst).
Om du inte känner för att ta fram en miniräknare och vill lära dig mer om det kemiska beteendet hos ytterligare några starka syror, se sidan i Resurserna.
