7.2.1: Arrheniussyror och baser

I Arrhenius-modellen definieras en syra som en förening som dissocierar när den löses i vatten för att producera en proton (H+) och en negativt laddad jon (en anjon). Faktum är att nakna protoner (H+) inte strömmar runt i lösning. De associerar alltid med minst en, och mer sannolikt flera, vattenmolekyler.,127 i allmänhet använder kemister en stenografi för denna situation, antingen med hänvisning till h + i vattenlösning som en hydroniumjon (betecknad som H3O+) eller ännu enklare som H+, men glöm inte, det här är en kort hand., Ett exempel på en Arrhenius syrareaktion är:

HCl(g) + H2O+ (aq) + Cl– (aq)

eller, helt enkelt (och truer till den ursprungliga teorin):

HCL(g) h+ (aq) + CL– (aq) eller HCl(aq)

men det här är verkligen ett ganska konstigt sätt att presentera den faktiska situationen, eftersom HCL-molekylen inte interagerar med en enda vattenmolekyl, utan snarare interagerar med vatten som lösningsmedel. När väteklorid (HCL) gas löses i vatten, dissocierar den i h+(aq) och Cl–(aq) nästan helt., För alla ändamål finns det inga HCL-molekyler i lösningen. En vattenhaltig lösning av HCl är känd som saltsyra, vilket skiljer den från gasen, väteklorid. Denna fullständiga dissociation är en egenskap hos starka syror,men inte alla syror är starka!

en arrheniusbas definieras som en förening som genererar hydroxidjoner (–OH) när de löses i vatten., De vanligaste exemplen på Arrheniusbaser är grupp i (alkalimetall) hydroxider, såsom natriumhydroxid:

NaOH(s) + H2O na+(aq) + –OH(aq) eller NaOH(aq)

igen, det här är ett reaktionssystem som involverar både NaOH och flytande vatten. Processen att bilda en lösning av natriumhydroxid är precis som den som är involverad i interaktionen mellan natriumklorid (NaCl) och vatten: jonerna (Na+ och –OH) separeras och löses (omges) av vattenmolekylerna.,

som vi kommer att se inom kort, joniserar vissa syror (och baser) inte helt; några av syramolekylerna förblir intakta när de löses upp i vatten. När detta inträffar använder vi dubbla pilar för att indikera att reaktionen är reversibel, och både reaktanter och produkter är närvarande i samma reaktionsblandning. Vi kommer att ha mycket mer att säga om varaktigheten och riktningen för en reaktion i nästa kapitel. För närvarande är det tillräckligt att förstå att syrabasreaktioner (i själva verket alla reaktioner) är reversibla på molekylär nivå., När det gäller enkla Arrheniussyror och baser kan vi dock anta att reaktionen fortsätter nästan uteslutande till höger.

en arrheniussyra–basreaktion inträffar när en upplöst (vattenhaltig) syra och en upplöst (vattenhaltig) bas blandas ihop. Produkten av en sådan reaktion sägs vanligtvis vara ett salt plus vatten och reaktionen kallas ofta en neutraliseringsreaktion: syran neutraliserar basen och vice versa., Ekvationen kan skrivas så här:

HCl(aq) + NaOH(aq) H2o(l) + NaCl(aq)

när reaktionen skrivs i denna molekylära form är det ganska svårt att se vad som faktiskt händer., Om vi skriver om ekvationen för att visa alla arter som är involverade och antar att antalet HCl–och NaOH –molekyler är lika får vi:

h+(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + –OH(aq) f2o(l) + Na+(aq) + Cl – (aq) Na+(aq) och Cl – (aq)

visas på båda sidor av ekvationen; de är oförändrade och reagerar inte (de kallas ofta åskådarjoner eftersom de inte deltar i reaktionen)., Den enda faktiska reaktionen som uppstår är bildandet av vatten: H+(aq) + –OH(aq) H2o(l)

bildandet av vatten (inte bildandet av ett salt) är signaturen av en Arrhenius syrabasreaktion. Ett antal vanliga starka syror, inklusive saltsyra (HCl), svavelsyra (H2SO4) och salpetersyra (HNO3), reagerar med en stark bas som NaOH eller KOH (som, som starka syror, dissocierar helt i vatten) för att producera vatten.,

sådana syrabasreaktioner är alltid exoterma och vi kan mäta temperaturförändringen och beräkna motsvarande entalpiförändring (ΔH) för reaktionen. Oavsett vilken stark syra eller stark bas du väljer är enthalpy-förändringen alltid densamma (ca 58 kJ/mol av H2o producerad)., Detta beror på att den enda konsekventa nettoreaktionen som sker i en lösning av en stark syra och en stark bas är:

H+ (aq) + –OH (aq) H2O(l)

en annan faktor att notera är att den övergripande reaktionen innebär att en ny bindning bildas mellan proton (H+) och syre av hydroxiden (–OH.) Det är vettigt att något med en positiv laddning skulle lockas till (och bindas med) en negativt laddad Art (även om du bör komma ihåg varför Na+ och Cl-inte kombineras för att bilda natriumklorid fast i vattenlösning.,) Huruvida obligationer form beror på den exakta karaktären av systemet, och entalpi och entropi förändringar som är förknippade med förändringen. Vi återkommer till denna idé senare i kapitel 8.

---