Syre

Denne artikel omhandler syre i kemisk betydning. Opslagsordet har også en anden betydning, se Almindelig Syre.

Denne artikel bør gennemlæses af en person med fagkendskab for at sikre den faglige korrekthed.

En syre er et molekyle eller en ion, der kan afgive en hydron (H⁺), ifølge (Brønsteds definition). Inden for syre-base-kemien dækker både protoner og hydrogenioner over H⁺.

Navn	Formel	pKS (25 °C)	KS (25 °C)
saltsyre	HCl	-7	1,0 · 107 M
svovlsyre	H2SO4	-3	1,0 · 103 M
salpetersyre	HNO3	-1,3	20 M
kulsyre	H2CO3	6,37	2,5 · 10-4 M
fosforsyre	H3PO4	2,12	7,59 · 10-3 M
eddikesyre	CH3COOH	4,76	1,74 · 10-5 M

Egenskaber

Syrer har typisk en række egenskaber:

• Afgiver hydroner
• De har en sur smag
• Stærke eller koncentrerede syrer fremkalder ofte en stikkende fornemmelse på slimhinder
• Reagerer på tilstedeværelse af pH-indikatorer
• Reagerer med metaller under dannelse af brint og et salt
• Reagerer med metalcarbonater under dannelse af vand, CO₂ og et salt
• Reagerer med en base under dannelse af vand og et salt
• Reagerer med et metaloxid under dannelse af vand og et salt
• Kan lede strøm, afhængigt af protolyseringsgraden.
• Denaturerer de fleste proteiner
• Alle syrer indeholder en H⁺ ion, der gør at det kan lede strøm.
• Syren er et stof, der fraspalter protoner når det er i vand.

Korresponderende syre-basepar

Blandes en vilkårlig syre S i vand, vil følgende ligevægt indtræde:

$S+H_{2}O\rightleftharpoons B+H_{3}O^{+}$

Syren S og basen B kaldes korresponderende syre-basepar. Når ligevægtsloven opstilles for reaktionen fås følgende:

$K_{S}=K_{C}\cdot [H_{2}O]={\frac {[B]\cdot [H_{3}O^{+}]}{[S]}}$

Konstanten K_S kaldes syrens styrkekonstant. Det bemærkes at når K_S er stor, så er tælleren stor – og dermed er en høj 'K_S ensbetydende med at syren er meget villig til at afgive sin proton. Ligeledes er K_S lille, når nævneren er stor – og dermed er en lille K_S ensbetydende med at syren ikke er villig til at afgive sin proton. Stærke syrer har dermed høje K_S, mens svage syrer har lave K_S.
Udover syrers styrkekonstanter arbejder men også med deres styrkeeksponenter. En syres styrkeeksponent pK_S defineres som minus logaritmen til dens styrkekonstant:

$pK_{S}=-\log K_{S}$

Der gælder, at en stærk syre har en lav pK_S, mens en svag syre har en høj pK_S. Man definerer også en styrkekonstant K_B og en styrkeeksponent pK_B for en base. For korresponderende syre-basepar kan det vises, at følgende gælder:

${\begin{aligned}&K_{B}\cdot K_{S}=K_{V}\\&\Updownarrow \\&pK_{S}+pK_{B}=pK_{V}\\\end{aligned}}$

Ved 25 °C gælder:

${\begin{aligned}&K_{B}\cdot K_{S}=1,0\cdot 10^{-14}M^{2}\\&\Updownarrow \\&pK_{S}+pK_{B}=14,00\\\end{aligned}}$

Betragtes denne reaktion igen, står en ting nu klart

$S+H_{2}O\rightleftharpoons B+H_{3}O^{+}$

Hvis den korresponderende syre er stærk (lav pK_S), så er den korresponderende base svag (høj pK_B); er den korresponderende syre svag (høj pK_S), så er den korresponderende base stærk (lav pK_B).

Monoprote syrer

En carboxyl-gruppe

Syrer som saltsyre og eddikesyre kaldes monoprote syrer. De kan kun afgive én proton. Af denne grund giver det kun mening at tale om én pK_S-værdi. Monoprote syrer er typisk mineralsyrer såsom saltsyre, salpetersyre og flussyre. Resten af de monoprote syrer er hovedsagligt organiske stoffer med én carboxyl-gruppe såsom eddikesyre og benzoesyre.

Polyprote syrer

Syrer som fosforsyre, svovlsyre og kulsyre er ikke monoprote. De er derimod polyprote syrer, idet de kan afgive mere end én proton. Et reaktionsskema for den diprote (kan afgive to protoner) syre A ser således ud:

${\begin{aligned}&H_{2}A+H_{2}O\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+HA^{-}\quad pK_{S_{1}}\\&HA^{-}+H_{2}O\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+A^{2-}\quad pK_{S_{2}}\\\end{aligned}}$

Det er værd at bemærke, at der findes to pK_S. Den første pK_S er typisk lavere end den anden. Af dette følger, at hvorvidt en polyprot syre afgiver alle protoner, afhænger af opløsningens pH.

Kulsyre

Kulsyre er en diprot syre. Reaktionsskema og pK_S:

${\begin{aligned}&H_{2}CO_{3}+H_{2}O\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+HCO_{3}^{-}\quad pK_{S}\left(H_{2}CO_{3}\right)=6,37\quad \left(25^{\circ }C\right)\\&HCO_{3}^{-}+H_{2}O\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+CO_{3}^{2-}\quad pK_{S}\left(HCO_{3}^{-}\right)=10,32\quad \left(25^{\circ }C\right)\\\end{aligned}}$

Fosforsyre

Fosforsyre er en triprot syre. Reaktionsskema og pK_S:

${\begin{aligned}&H_{3}PO_{4}+H_{2}O\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+H_{2}PO_{4}^{-}\quad \,\,pK_{S}\left(H_{3}PO_{4}\right)=2,12\quad \left(25^{\circ }C\right)\\&H_{2}PO_{4}^{-}+H_{2}O\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+HPO_{4}^{2-}\quad pK_{S}\left(H_{2}PO_{4}^{-}\right)=7,21\quad \left(25^{\circ }C\right)\\&HPO_{4}^{2-}+H_{2}O\rightleftharpoons H_{3}O^{+}+PO_{4}^{3-}\quad \,\,\,\,pK_{S}\left(HPO_{4}^{2-}\right)=12,67\quad \left(25^{\circ }C\right)\\\end{aligned}}$

Hydronolysegrad

En syres hydronolysegrad α defineres som den brøkdel af syre, der er omdannet til den korresponderende base:

$S+H_{2}O\rightleftharpoons B+H_{3}O^{+}$

$\alpha ={\frac {[B]}{c_{s}}}$

hvor c_s angiver den aktuelle startkoncentration.

Hvis alt syren er hydronolyseret til den korresponderende base, er α = 1. Hvis intet syre hydronolyseres, er α = 0. Det kan vises, at der findes følgende sammenhæng i mellem syrens styrke, hydronolysegrad og koncentration, kaldet fortyndingsloven.

$K_{s}=c_{s}\cdot {\frac {\alpha ^{2}}{1-\alpha }}$

Af denne følger, at når en syreopløsning fortyndes – c_s gøres mindre – så stiger koncentrationen af den korresponderende base, idet K_S er konstant. (Tidligere betegnelse for hydronolyse er proteolyse)

I organisk kemi

I organisk kemi bruges i visse tilfælde et udvidet syre-basebegreb, de såkaldte Lewissyrer og Lewisbaser, hvor en syre defineres som en elektronacceptor og basen som en elektrondonor.

Brønsted-Lowry har udviklet en alternativ syre-base-teori, der minder meget om den organiske Lewis syre-base-teori.

Anvendelser af syrer

Syrer finder anvendelse mange steder. Blandt andet som rustfjerner, kalkfjerner i husholdningen, elektrolyt i vådceller, mineralforarbejdere og katalysatorer. Syre kan desuden benyttes til mad.

Syrer i menneskekroppen

Hos mennesker og dyr er saltsyre en del af mavesaften.

Se også

• Acidose
• Buffer (Kemi)
• Dissociation
• Kemi
• pH
• Surhedsgrad
• Sur nedbør
• Hydronium
• Base (Kemi)

Wikimedia Commons har medier relateret til: Syre