9.3 Svake syrer og basar | Kjemi 1

Lær kva delvis protolyse tyder, og korleis svake syrer og basar skil seg frå sterke i pH og leiingsevne.

55 min

13 oppgaver

Svake syrerSvake basarDelvis protolyseSterk og konsentrertSure og basiske saltTannhelse

Du leser den tradisjonelle versjonen

Din fremgang i kapitlet

0 / 13 oppgaver

Kapitlets plass i kurset

Bygger på

7.1Dynamisk likevekt 9.2pH og sterke syrer/baser

Delvis protolyse

Ei sterk syre som HCl protolyserer fullstendig i vatn. Ei svak syre protolyserer berre delvis: dei fleste syremolekyla blir verande uprotolyserte, og det stiller seg inn ei likevekt.

$\text{HA} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{A}^- + \text{H}_3\text{O}^+$

- HA = den svake syra
- A⁻ = den konjugerte basen
- Likevektspila $\rightleftharpoons$ viser at både protolysen og den motsette reaksjonen skjer heile tida (dynamisk likevekt, kapittel 7.1)

Likevekta ligg langt til venstre: i ei eddiksyreløysing er det mykje meir $\text{CH}_3\text{COOH}$ enn $\text{CH}_3\text{COO}^-$ .

Døme på svake syrer

- Eddiksyre, $\text{CH}_3\text{COOH}$ (i eddik)
- Metansyre (maursyre), $\text{HCOOH}$
- Fluorhydrogensyre, $\text{HF}$
- Karbonsyre, $\text{H}_2\text{CO}_3$ (blir danna når $\text{CO}_2$ blir løyst i vatn)
- Ammoniumionet, $\text{NH}_4^+$

Tabellar oppgir ofte styrken til ei svak syre som ein syrekonstant $K_\text{a}$ : di større $K_\text{a}$ , desto sterkare er syra.

✏️Døme 1: Protolysen til ei svak syre

Skriv protolyselikninga i vatn og namngi den konjugerte basen for:
a) HF
b) H₂CO₃ (første proton)

Løysing:

a) $\text{HF} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{F}^- + \text{H}_3\text{O}^+$
Konjugert base: $\text{F}^-$ (fluoridion)

b) $\text{H}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCO}_3^- + \text{H}_3\text{O}^+$
Konjugert base: $\text{HCO}_3^-$ (hydrogenkarbonation)

Begge likningane har likevektspil, fordi syrene berre protolyserer delvis.

📝Oppgave 9-30

Skriv protolyselikninga i vatn for følgjande svake syrer, og namngi den konjugerte basen:

CH₃COOH (eddiksyre)

H₃PO₄ (fosforsyre, første proton)

Sterk eller konsentrert?

To ord som ofte blir blanda saman:

Omgrep	Kva det skildrar	Døme
Sterk / svak	Kor stor del av syremolekyla som protolyserer	HCl er sterk, eddiksyre er svak
Konsentrert / fortynna	Kor mykje syre som er løyst per liter	6 mol/L er konsentrert, 0,01 mol/L er fortynna

Ei syre kan altså vere svak og konsentrert (iseddik, nesten rein eddiksyre) eller sterk og fortynna (0,001 mol/L HCl). Styrken er ein eigenskap ved stoffet, konsentrasjonen er eit val vi gjer når vi lagar løysinga.

📝Oppgave 9-31

Sterk eller konsentrert?

Er 0,001 mol/L HCl ei sterk eller svak syre? Er ho konsentrert eller fortynna?

Iseddik er nesten rein eddiksyre. Skildre ho med dei same to omgrepspara.

Ein elev seier at ei svak syre alltid har høgare pH enn ei sterk syre. Har eleven rett?

Sterke og svake syrer ved lik konsentrasjon

Samanliknar vi ei sterk og ei svak syre med same konsentrasjon, gir den sterke syra:

- lågare pH, fordi ho gir meir $\text{H}_3\text{O}^+$
- betre elektrisk leiingsevne, fordi løysinga inneheld fleire ion
- raskare reaksjon med til dømes magnesium eller kalsiumkarbonat

Løysing (0,10 mol/L)	Målt pH
HCl (sterk)	1,0
HF	2,1
HCOOH (metansyre)	2,4
CH₃COOH (eddiksyre)	2,9

[H₃O⁺] frå målt pH

For ei svak syre kan vi ikkje setje

[\text{H}_3\text{O}^+]

lik syrekonsentrasjonen. Vi kan derimot måle pH og rekne tilbake:

[\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-\text{pH}}

Samanliknar vi

[\text{H}_3\text{O}^+]

med syrekonsentrasjonen, ser vi kor liten del av syra som har protolysert.

✏️Døme 2: Eddiksyre og saltsyre

Ei løysing av 0,10 mol/L eddiksyre har målt pH = 2,9. Ei løysing av 0,10 mol/L HCl har pH = 1,0.

a) Finn $[\text{H}_3\text{O}^+]$ i eddiksyreløysinga.
b) Kor stor del av eddiksyremolekyla har protolysert?
c) Kva for løysing leier straum best?

Løysing:

a) $[\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-2{,}9} = 1{,}3 \cdot 10^{-3} \text{ mol/L}$

b) $\frac{1{,}3 \cdot 10^{-3} \text{ mol/L}}{0{,}10 \text{ mol/L}} = 0{,}013 = 1{,}3\ \%$

c) Saltsyra, fordi HCl protolyserer fullstendig og gir mange fleire ion.

Svar: a) $1{,}3 \cdot 10^{-3}$ mol/L; b) om lag 1,3 %; c) saltsyra

📝Oppgave 9-32

Finn [H₃O⁺] frå målt pH, og rekn ut kor stor del av syra som har protolysert:

0,10 mol/L HF har målt pH = 2,1.

0,050 mol/L CH₃COOH har målt pH = 3,0.

Svake basar

Svake basar tek opp proton frå vatn berre delvis:

$\text{B} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{BH}^+ + \text{OH}^-$

- B = den svake basen
- BH⁺ = den konjugerte syra

Det viktigaste eksempelet er ammoniakk:

$\text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{OH}^-$

Andre svake basar er amin (som metylamin, $\text{CH}_3\text{NH}_2$ ) og acetationet, $\text{CH}_3\text{COO}^-$ .

[OH⁻] frå målt pH

Som for svake syrer kan vi gå vegen om målt pH:

$\text{pOH} = 14{,}0 - \text{pH} \qquad [\text{OH}^-] = 10^{-\text{pOH}}$

✏️Døme 3: Ammoniakk

Ei løysing av 0,10 mol/L NH₃ har målt pH = 11,1. Finn $[\text{OH}^-]$ , og samanlikn med 0,10 mol/L NaOH.

Løysing:

$\text{pOH} = 14{,}0 - 11{,}1 = 2{,}9$

$[\text{OH}^-] = 10^{-2{,}9} = 1{,}3 \cdot 10^{-3} \text{ mol/L}$

NaOH er ein sterk base, så i 0,10 mol/L NaOH er $[\text{OH}^-] = 0{,}10$ mol/L og pH = 13,0.

Svar: $[\text{OH}^-] = 1{,}3 \cdot 10^{-3}$ mol/L i ammoniakkløysinga, om lag 80 gonger lågare enn i NaOH-løysinga.

📝Oppgave 9-33

Svake basar:

Skriv protolyselikninga for metylamin, CH₃NH₂, i vatn.

0,050 mol/L CH₃NH₂ har målt pH = 11,7. Finn [OH⁻].

Kor stor del av metylaminet har teke opp eit proton?

📝Oppgave 9-34

Samanlikning av sterk vs svak syre:

Rekn ut pH for 0,10 mol/L HCl.

0,10 mol/L CH₃COOH har målt pH = 2,9. Finn [H₃O⁺].

Kor mange gonger høgare er [H₃O⁺] i HCl enn i CH₃COOH?

📝Oppgave 9-35

Leiingsevne og reaksjonsfart:

Du har 0,10 mol/L HCl og 0,10 mol/L CH₃COOH. Kva for løysing leier straum best? Forklar.

Eit like stort magnesiumband blir lagt i kvar av løysingane. I kva for løysing boblar det mest i starten?

Begge løysingane inneheld like mykje syre (0,010 mol i 100 mL). Kvifor blir det likevel danna like mykje hydrogengass til slutt?

Slik avgjer du om eit salt gir sur, basisk eller nøytral løysing

Når eit salt blir løyst i vatn, kan eitt av iona vere ei svak syre eller ein svak base. Del saltet i iona, og sjå på kvart ion for seg:

Ion	Døme	Verknad i vatn
Metallion frå ein sterk base	Na⁺, K⁺, Ca²⁺	ingen
Anion frå ei sterk syre	Cl⁻, Br⁻, NO₃⁻	ingen
Ammoniumion	NH₄⁺	svak syre: gir H₃O⁺
Anion frå ei svak syre	CH₃COO⁻, F⁻, CO₃²⁻	svak base: gir OH⁻

- Berre ion utan verknad: løysinga er nøytral (NaCl, KNO₃).
- Ei svak syre blant iona: løysinga er sur (NH₄Cl, NH₄NO₃).
- Ein svak base blant iona: løysinga er basisk (CH₃COONa, NaF, Na₂CO₃).
Ammoniumionet gir eit proton til vatn, og acetationet tek opp eit proton frå vatn:

\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+

$\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^-$
Karbonationet tek opp eit proton frå vatn:
$\text{CO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCO}_3^- + \text{OH}^-$

Difor er soda, Na₂CO₃, basisk og blir brukt i reingjeringsmiddel.
Hydrogenkarbonationet i natron, NaHCO₃, kan både gi frå seg og ta opp eit proton. I vatn tek det oftast opp eit proton, så natronløysing er svakt basisk. Med ei syre blir det danna karbonsyre, som blir spalta til vatn og CO₂:
$\text{HCO}_3^- + \text{H}_3\text{O}^+ \rightarrow \text{CO}_2 + 2\,\text{H}_2\text{O}$

Det er difor natron brusar i bakverk og nøytraliserer magesyre.
Salta frå ei titrering følgjer same regel. Ved ekvivalenspunktet for eddiksyre titrert med NaOH inneheld kolben natriumacetat, og løysinga er basisk. Ved ekvivalenspunktet for ammoniakk titrert med HCl inneheld kolben ammoniumklorid, og løysinga er sur. Det avgjer valet av indikator (sjå 9.4).

✏️Døme 4: Sure, basiske og nøytrale salt

Avgjer om ei løysing av kvart salt blir sur, basisk eller nøytral, og skriv protolyselikninga for ionet som bestemmer pH:
a) KNO₃
b) NH₄NO₃
c) NaF (HF er ei svak syre)
d) Na₂CO₃

a) K⁺ og NO₃⁻ reagerer ikkje med vatn.

Svar: nøytral

b) NO₃⁻ reagerer ikkje med vatn. NH₄⁺ er ei svak syre:
$\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+$

Svar: sur

c) Na⁺ reagerer ikkje med vatn. F⁻ er basen til den svake syra HF:
$\text{F}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HF} + \text{OH}^-$

Svar: basisk

d) Na⁺ reagerer ikkje med vatn. CO₃²⁻ er ein svak base:
$\text{CO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCO}_3^- + \text{OH}^-$

Svar: basisk

📝Oppgave 9-36

Sure, basiske og nøytrale salt:

Blir ei løysing av natriumacetat, CH₃COONa, sur, basisk eller nøytral? Forklar med ei reaksjonslikning.

Blir ei løysing av ammoniumklorid, NH₄Cl, sur, basisk eller nøytral? Forklar med ei reaksjonslikning.

Kvifor er ei løysing av KCl nøytral?

📝Oppgave 9-37

Salt i vatn:

Blir løysinga sur, basisk eller nøytral? Kaliumacetat CH₃COOK, ammoniumbromid NH₄Br, natriumnitrat NaNO₃ og kaliumkarbonat K₂CO₃.

Natron, NaHCO₃, blir brukt mot sure oppstøyt. Skriv likninga for reaksjonen med H₃O⁺ frå magesyra, og forklar kvifor det brusar.

Ammoniakk blir titrert med saltsyre. Er løysinga ved ekvivalenspunktet sur, basisk eller nøytral? Kva for indikator passar: metylraudt (omslag 4,4–6,2) eller fenolftalein (omslag 8,3–10,0)?

Løs oppgaven

Karbonsyre i regnvatn

$\text{CO}_2$ frå lufta blir løyst i regndropane og dannar karbonsyre:

$\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3$

Karbonsyre er ei svak syre, så reint regnvatn har pH ≈ 5,6. Regn med lågare pH kjem av sterke syrer frå forureining (sur nedbør, kapittel 11.1).

Syrer og tennene

Tannemaljen er for det meste hydroksylapatitt, Ca₅(PO₄)₃OH. Hydroksidionet og fosfationa i stoffet er basar. Når pH i munnen søkk, reagerer dei med H₃O⁺, og emaljen blir løyst:
$\text{Ca}_5(\text{PO}_4)_3\text{OH} + 4\,\text{H}_3\text{O}^+ \rightarrow 5\,\text{Ca}^{2+} + 3\,\text{HPO}_4^{2-} + 5\,\text{H}_2\text{O}$

- Bakteriar i tannbelegget bryt ned sukker til syrer, mellom anna mjølkesyre. Etter eit søtt måltid kan pH i belegget søkke frå om lag 7 til om lag 5 i løpet av nokre minutt. Under om lag pH 5,5 byrjar emaljen å bli løyst.
- Sure drikkar som brus, juice og sportsdrikk har pH 2–4 og løyser emaljen direkte.
- Spytt inneheld hydrogenkarbonat, ein svak base, som nøytraliserer syra. Etter ei stund stig pH att, og kalsium og fosfat kan byggjast inn i emaljen på nytt. Hyppige småmåltid gir spyttet for lite tid.
- Fluorid, F⁻, frå tannkremen byter ut OH⁻ i emaljen, og det blir danna fluorapatitt, Ca₅(PO₄)₃F. Fluoridionet er ein mykje svakare base enn hydroksidionet, så fluorapatitt toler syre betre.

📝Oppgave 9-38

Syrer og tannhelse:

Etter eit søtt mellommåltid søkk pH i tannbelegget frå 7,0 til 5,0. Kor mange gonger større blir [H₃O⁺]?

Forklar kvifor emaljen blir løyst når pH søkk. Bruk at hydroksidionet i hydroksylapatitt er ein base.

Forklar kvifor fluorid i tannkremen vernar tennene.

Forklar kvifor det er betre for tennene å ete godteriet på éin gong enn å småete det gjennom dagen.

Løs oppgaven

📝Oppgave 9-39

Avsluttande spørsmål:

Forklar kvifor svake syrer har lågare [H₃O⁺] enn sterke syrer ved same konsentrasjon.

Kvifor blir det brukt enkeltpil (→) i protolyselikninga for HCl, men likevektspil (⇌) for eddiksyre?

📝Oppgave 9-40

Ranger syrer etter styrke. Alle løysingane er 0,10 mol/L.

Målt pH: HF 2,1; CH₃COOH 2,9; HCOOH 2,4. Ranger syrene etter søkkande styrke.

Kva for ei av dei tre løysingane leier straum dårlegast?

📝Oppgave 9-41

Karbondioksid i vatn:

Kvifor blir regn svakt surt (pH ≈ 5,6) sjølv utan forureining?

Regnvatn har pH = 5,6. Finn [H₃O⁺].

📝Oppgave 9-42

Oppsummering:

Forklar skilnaden på ei sterk og ei svak syre.

Forklar skilnaden på ei sterk og ei konsentrert syre.

Korleis finn du [H₃O⁺] i ei løysing av ei svak syre?

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.