7.2.1: Arrhenius Syrer og Baser

I Arrhenius model, en syre er defineret som et stof, der dissocierer, når der er opløst i vand til at producere en proton (H+) og en negativt ladet ion (en anion). Faktisk strejfer nøgne protoner (h+) ikke rundt i opløsning. De forbinder altid med mindst en, og mere sandsynligt flere, vandmolekyler.,127 generelt bruger kemikere en stenografi til denne situation, enten med henvisning til H+ i vandig opløsning som en hydroniumion (betegnet som H3O+) eller endnu mere simpelt som H+, men glem ikke, dette er en kort hånd., Et eksempel på en Arrhenius sur reaktion er:

HCl(g) + H2O ⇄ H3O+ (aq) + Cl– (aq)

, eller, mere enkel (og der er mere tro mod den oprindelige teori):

HCl(g) ⇄ H+ (aq) + Cl– (aq) eller HCl(aq)

Men det er virkelig noget af en underlig måde at præsentere den aktuelle situation, fordi Hci-molekyle, der ikke interagerer med et enkelt vandmolekyle, men snarere i samspil med vand som opløsningsmiddel. Når hydrogenchloridgas(HCl) opløses i vand, dissocieres den næsten fuldstændigt til H+(A.) og Cl–(a.)., Til alle formål er der ingen HCl-molekyler i opløsningen. En vandig opløsning af HCI er kendt som saltsyre, som adskiller den fra gassen, hydrogenchlorid. Denne komplette dissociation er karakteristisk for stærke syrer, men ikke alle syrer er stærke!

en Arrhenius–base defineres som en forbindelse, der genererer hydro .id (- OH) ioner, når de opløses i vand., De mest almindelige eksempler på Arrhenius baser er den Gruppe, jeg (alkali metal) hydroxider, som natriumhydroxid:

NaOH(s) + H2O ⇄ Na+(aq) + –OH – (aq) eller NaOH(aq)

Igen, dette er en reaktion system, der involverer både NaOH og flydende vand. Processen med at danne en opløsning af natriumhydroxid, er ligesom en, der er involveret i samspillet mellem natriumchlorid (NaCl) og vand: – ioner (Na+ og –OH) separat og er solvated (omgivet) af vandmolekyler.,

som vi snart vil se, ioniserer nogle syrer (og baser) ikke fuldstændigt; nogle af syremolekylerne forbliver intakte, når de opløses i vand. Når dette sker, bruger vi dobbelthovedede pile ⇌ for at indikere, at reaktionen er reversibel, og både reaktanter og produkter er til stede i den samme reaktionsblanding. Vi vil have meget mere at sige om varigheden og retningen af en reaktion i det næste kapitel. For nu er det nok at forstå, at syre–base reaktioner (faktisk alle reaktioner) er reversible på molekylært niveau., I tilfælde af simple Arrhenius syrer og baser kan vi imidlertid antage, at reaktionen går næsten udelukkende til højre.

en Arrhenius syre–base reaktion opstår, når en opløst (vandig) syre og en opløst (vandig) base blandes sammen. Produktet af en sådan reaktion siges normalt at være et salt plus vand, og reaktionen kaldes ofte en neutraliseringsreaktion: syren neutraliserer basen og omvendt., Ligningen kan skrives som dette:

HCl(aq) + NaOH(aq) ⇄ H2O(l) + NaCl(aq)

, Når reaktionen er skrevet i denne molekylær form, som det er ganske vanskeligt at se, hvad der faktisk sker., Hvis vi omskrive ligningen til at vise alle de arter, der er involveret, og antag, at antallet af HCl og NaOH-molekyler er lige store, får vi:

H+(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + –OH – (aq) ⇄ H2O(l) + Na+(aq) + Cl–(aq) Na+(aq) og Cl–(aq)

blive vist på begge sider af ligningen; de er uændrede, og ikke reagerer (de kaldes ofte tilskuer ioner, fordi de ikke deltager i reaktionen)., Den eneste egentlige reaktion, der opstår, er dannelsen af vand: H+(aq) + –OH – (aq) ⇄ H2O(l)

dannelse af vand (ikke dannelsen af et salt) er underskrevet af en Arrhenius syre–base reaktion. En række almindelige stærke syrer, herunder saltsyre( HCl), svovlsyre (H2SO4) og salpetersyre (HNO3), reagerer med en stærk base, såsom NaOH eller KOH (som ligesom stærke syrer dissocierer fuldstændigt i vand) for at producere vand.,

sådanne syrebasereaktioner er altid eksoterme, og vi kan måle temperaturændringen og beregne den tilsvarende entalpiændring (hh) for reaktionen. Uanset hvilken stærk syre eller stærk base, du vælger, enthalpi ændring er altid den samme (om 58 kJ/mol af H2O produceret)., Dette er fordi kun konsekvent net reaktion, der finder sted i en opløsning af en stærk syre og en stærk base er:

H+ (aq) + –OH – (aq) ⇄ H2O(l)

En anden faktor at bemærke, er, at den samlede reaktion indebærer en ny bond, der dannes mellem proton (H+) og den ilt, der er af hydroxid (–OH.) Det giver mening, at noget med en positiv ladning ville blive tiltrukket af (og binding med) en negativt ladet art (selvom du skal huske, hvorfor Na+ og Cl-ikke kombineres for at danne natriumchloridfast i vandig opløsning.,) Hvorvidt obligationer danner afhænger af den nøjagtige karakter af systemet, og enthalpi og entropi ændringer, der er forbundet med ændringen. Vi vender tilbage til denne ID.senere i kapitel 8.

---