Syre – Fysikleksikon - Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Fysikleksikon > S > Syre

10. december 2019

Syre

simpleGrundbeskrivelse

En syre er et stof, som kan afgive en hydrogen-ion, H\(\ce{H+}\), når det kommer i vand. Der findes også syrer, som får vand selv til at afgive \(\ce{H+}\)-ioner. Der er mange stoffer, som indeholder hydrogen, men det er kun nogle bestemte hydrogenatomer, som fraspaltes og bliver til \(\ce{H+}\)-ioner og gør stoffet til en syre. I eddikesyre er det således kun det hydrogenatom, som sidder i forbindelse med ilt, som fraspaltes:

\[\ce{CH3COOH -> CH3COO- + H+}.\]

Det er også forskelligt fra stof til stof, i hvor høj grad \(\ce{H+}\)-ioner bliver fraspaltet. Graden af fraspaltningen bestemmer styrken af syren. Saltsyre, \(\ce{HCl}\), en stærk syre, fordi \(\ce{H+}\)-ioner spaltes fra stort set alle syremolekylerne, når de kommes i vand. Hvis man kommer syre og base sammen i vand, sker der en neutralisation, hvor \(\ce{H+}\) fra syren vil reagere med \(\ce{OH-}\) fra basen og forme vand. Se fx på reaktionen: \(\ce{HCl + NaOH + H2O}\). Lad os se på ionerne, som formes i vand.

\[\ce{H+ + Cl- + Na+ + OH- -> Na+ + Cl- + H2O}.\]

Metal-ionerne findes på begge sider af reaktionsligningen og er ikke rigtigt deltagende i reaktionen (de går ud), og tilbage er reaktionen mellem hydrogen-ionen og hydroxid-ionen, som giver vand.

Når en stærk syre som saltsyre, HCl, kommer i vand, fraspalter kloratomet en proton, som hæfter sig på et vandmolekyle og danner en hydoxonium-ion, H3O+

extendedUdddybende beskrivelse

En syre er en protondonor, (hvorimod en base er en protonacceptor). Det betyder, at en syre først kan virke som en syre i selskab med en base (og omvendt). Kommes en syre i et opløsningsmiddel, som oftest vand, da vil vandet altså skulle fungere som base, hvilket det gør:

\[\ce{HCl + H2O -> Cl- + H3O+}.\]

Vand accepterer en proton og agerer base. Protonen vil ikke eksistere på egen hånd, fordi den positive ladningstæthed er så enorm, at den straks vil binde sig til lone-pairet på oxygenatomet i vand. Dermed bliver vand i ovenstående reaktion til sin korresponderende syre hydroniumionen. For nemheds skyld ser man dog ofte \(\ce{H+}\) i et reaktionsskema, da man så kan undlade at medtage vand i skemaet, selvom reaktionen foregår i vand.

\(\ce{HCl}\) betegnes som en stærk syre. Med det mener man, at stort set alle \(\ce{HCl}\)-molekyler donerer deres proton til vand, så den eneste syre som er tilstede i opløsningen er \(\ce{H3O+}\). \(\ce{H3O+}\) er derfor den stærkeste syre, som findes i vand. Syrer, som er bedre til at holde på deres proton, kaldes svage syrer, hvilket betyder at kun en lille del af molekylerne afgiver en proton til vand.

Generelt kan man huske på, at stærke syre holder svagt på deres proton, mens svage syrer holder stærkt på deres proton. Det betyder også, at stærke syrer har svage korresponderende baser. \(\ce{Cl-}\) er således en svag base, så svag at den ikke kan holde på en proton mod \(\ce{H2O}\).

Syre-base-reaktioner kan faktisk ses lidt som en konkurrence mellem to baser, som konkurrerer om, hvem der bedst kan holde på en proton. I vores eksempel vinder \(\ce{H2O}\) altså klart over \(\ce{Cl-}\). En syre kaldes derfor stærk, når dens korresponderende base er svagere end \(\ce{H2O}\). Set fra protonens synspunkt, vil den befinde sig med lavest potentiel energi hos \(\ce{H2O}\) og danne \(\ce{H3O+}\) og derfor foretrække dette.

Hvis en syre er en svagere protondonor end hydronium-ionen, så er det en svag syre. Da vil protonen have lavere potentiel energi, hvis den bliver med den svage syre, og derfor helst undgå at afgive en proton til \(\ce{H2O}\) sammenlignet med \(\ce{H3O+}\).

Der findes også syre-base-reaktioner, som ikke involverer protonoverførsler. Her defineres en syre i stedet som en elektronpar-acceptor. Et eksempel på sådan en syre er \(\ce{BF3}\), som med basen \(\ce{NH3}\) kan forme \(\ce{F3BNH3}\). Lone-pairet på \(\ce{N}\) bliver accepteret af \(\ce{B}\) i syren. Lone-pair-elektronerne binder sig til en ledig \(p\)-orbital i \(\ce{B}\). Faktisk er denne definition på en syre mere generel, da protoner blot kan ses som elektronpar-acceptorer.

Dan Kofoed