Upload
halen
View
93
Download
4
Embed Size (px)
DESCRIPTION
KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi SYROR OCH BASER Atkins & Jones kap 11.1-11.10. ÖVERSIKT. - Syror och baser – grundläggande egenskaper - Svaga syror och baser - pH i lösningar av svaga syror och baser - Flerprotoniga syror - Autoprotolys och pH. SYRA-BASNIVÅ ”till vardags”. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
KEM A02Allmän- och oorganisk kemi
SYROR OCH BASERAtkins & Jones kap 11.1-11.10
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
ÖVERSIKT
- Syror och baser – grundläggande egenskaper- Svaga syror och baser- pH i lösningar av svaga syror och baser- Flerprotoniga syror - Autoprotolys och pH
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
SYRA-BASNIVÅ ”till vardags”
pH intervall ca 1 – 13
Se även:A&J T11.12
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
11.1. BrØnsted syror och baser(Johannes BrØnsted 1923)
DEFINITIONER- SYRA – proton donator- BAS – proton acceptor- PROTON – vätejon H+ (H3O+ eller H+(aq))
, H+(aq)
Hydroxoniumjon
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
TYPREAKTION BrØnsted-syra
H+ överförs direkt från syra till bas – protontransfer
Ex1) HCl + H2O Cl- + H3O+ stark syra, jv: syra bas
Ex 2) HCN + H2O CN-(aq) + H3O+ svag syra, mest HCN!
Ex 3) HCO3-(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CO3
2-(aq)
svag syra, mest HCO3-
- Biologiskt relevant ... mer info senare! - DOCK! Jämvikten kan drivas åt höger om tex CO3
2- fälls ut som CaCO3(s)
KEYPOINT: Samma typ av reaktion men deprotoneringsgraden varieriar!
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
TYPREAKTIONBrØnsted bas
Karaktäristiskt:En eller flera ensamma [obundna] elektronpar [som kan ta upp H+]
Ex1) CaO (s) + H2O(l) Ca2+(aq) + 2 OH- (aq) O2-: mkt stark bas bas
Ex 2) NH3 (aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq) NH3 – oladdad!
svagare attraktion svagare bas
KEYPOINT: Samma typ av reaktion men protoneringsgraden varieriar!
oxidjon
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
Begrepp:KONJUGERAD SYRA OCH BAS
PRINCIPSyra
[donerar H+]
Konjugerad bas
EXEMPELH2CO3 Kolsyra
HCO3- Vätekarbonatjon
H+
PRINCIPBas
[tar upp H+]
Konjugerad syra
EXEMPELCN-
HCN
H+
PRINCIP
EXEMPELCyanidjon
Vätecyanid
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
Det finns annat än protoner...11.2. Lewissyror och -baser
Lewis syra:Elektronparacceptor
Exempel 1: HClCl- :
”accepterar” e-par
Exempel 2: Cu2+
Cu2+ + 6 NH3 Cu(NH3)62+
”NYA” DEFINITIONER
Lewis bas: Elektronpardonator
Exempel 1: NH3
N: donerar fritt e-par till H+
och bildar NH4+
Exempel 2: OH-
Fe3+ + 3 OH- Fe(OH)3
e-
Koppar(II)hexammin Järn(III)hydroxidNYTT!
Reaktioner som inte omfattar H+ - ”elektronperspektiv”
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
MILJÖKATASTROF!!!
S-atmosfär O-atmosfär
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
11.3. Sura, basiska och amfotera oxider
SUR OXID- Bildar Brönsted syra i vatten- Ickemetaller- Ex) CO2 i vatten H2CO3
BASISK OXID- Bildar OH- i vatten - Metaller- Ex) CaO i vatten Ca(OH)2 (s)
AMFOTERA OXIDER- Reagerar både med syror och
baser- Övergångsmetaller – tom ca Al/Pb
diagonalen- Ex) Al2O3
Vi lever i en oxiderande miljö!
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
11.4. Protonutbyte mellan vattenmolekyler
REAKTION
2 H2O H3O+ + OH-
OBS1! Mkt snabbt utbyte! Diffusionskontrollerat – OK för korta avstånd – dock ej långa
OBS2! Jämvikten förskjuten långt åt vänster dålig konduktivitet i rent vatten!
Kw = a(H3O+) a(OH-)
a(H2O)2
Kw
≈ [H3O+][OH-]
Kw = 1 x 10-14 M2 vid 25 oC
Nyckelfunktion för syra-bas beteende
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
11.5, 11.6 pH- skalan och pOH
DEFINITIONER
pH = - log(a(H3O+)) ≈ - log [H3O+]
pOH = - log(a(OH+)) ≈ - log [OH-]
Anges lämpligen med 2 decimaler t.ex. pH 5.26
SAMBANDpKw = pH + pOHpOH = pKw – pH
Härledning: läs själva! (A 11.6)
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
SVAGA SYROR OCH BASER11.7 Syra- och baskonstanter
VAD FINNS I EN VATTENLÖSNING AV EN SVAG SYRA?- Syran själv; HA HA + H2O A- + H3O+
- Lite av den konjugerade basen; A- Ka = [A-][H3O+]/[HA]
- Liten mängd H3O+ - lika mycket tillskott som bildat A-
VAD FINNS I EN VATTENLÖSNING AV EN SVAG BAS?- Basen själv; B B + H2O HB + OH-
- Lite av den konjugerade syran; HB Kb = [HB][OH-]/[B]- Liten mängd OH- - lika mycket tillskott som bildat HB
NOTERA! pH = pKa då [HA]=[A-] och pOH = pKb då [HB]=[B]
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
EXEMPEL 11.5a) Jämför HF (vätefluorid) med HIO3 (jodsyra, vätejodat)b) Jämför NO2
- (nitritjon) med CN- (cyanidjon)
LÖSNING: Jämför pKa eller pKb-värden!
Hur vet man vad som är den starkaste syran/basen?
UR TABELL 11.1 och 11.2
Förening pKa pKbHF 3.45 -HIO3 0.77 -NO2
- - 14 – 3.37 (pKa för HN02) = 10.63CN- - 14 – 9.31 (pKa för HCN) = 4.69
Lägst värde starkast syra!
Lägst värde starkast bas!
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
”Vanliga pH”
TABELL 11.1 & 2”labkemikalier”
NaOH – caustic soda
pH pOH
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
Fråga: Hur sur kan en syra vara?
Exempel på SUPERSYRA
Triflourometansulfonsyra”Triflic acid”
Ka ca 1015 pKa ca -15
Användning: kraftfullt protoneringsreagens
OBS! 3 starkt elektronegativagrupper
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
11.9. Koppling - struktur och syrastyrka
Table 7: H-X Bond Strengths and pKa
pKaBond Energy[kJ/mol]
HF 3.1 567.7
HCl -6.0 431.6
HBr -9.0 365.9
HI -9.5 298.0
http://www.vias.org/genchem/acidbase_equ_12591_06.html
H - X
STARK SYRA:H+ ”trillar lätt av”
Minskande H-X bindningsstyrka
Minskande pKa
dvs surare syra!
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
11.10. Oxosyrorsyrastyrka och elektronegativitet
OXOSYRORSurt H+ bundet till O
EXEMPEL:KarboxylsyrorSvavelsyraSalpetersyraFosforsyraHalogener-oxosyror
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
Syrastyrka
Halogen - oxosyror
HClO4
HBrO4
HIO4
Elektro-negativitet
HClO3 HClO
Oxidationstal
Syrastyrka
Starka syror då1) höga oxidationstal; X
2) hög elektronegativitet; XEFFEKT: försvagad H-O
bindning!
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
Karboxylsyror
SYRASTYKAPrincip: se halogener - oxosyror
Carboxylic Acids pKa
Formic acid (HCO2H) 3.77
Acetic acid (CH3COOH) 4.76
Chloroacetic acid (CH2ClCO2H) 2.86
Dichloroacetic acid (CHCl2CO2H) 1.29
Trichloroacetic acid (CCl3CO2H) 0.65Trifluoroacetic acid (CF3CO2H) 0.5Oxalic acid (HO2CCO2H) 1.27Benzoic acid (C6H5CO2H) 4.2
H Cl
e-
KEMMA02/ © Sofi Elmroth 2011
Summering
TYPREAKTION EXEMPEL pH skalan
Syror deprotoneras
HA + H2O A- + H3O+
Baser protoneras
B- + H2O HB + OH-
Svavelsyra H2SO4
Saltsyra HClPerklor/bromsyra HClO4 HBrO4 Klor/bromsyra HClO3 HBrO3
Hypoklorit/bromitsyra HClO HBrOFluorättiksyra CH2ClCO2HÄttiksyra CH3CO2H (HAc)
Ammoniak NH3
Natriumhyroxid NaOHMagnesiumhydroxid Mg(OH)2
Kalciumoxid CaONatriumhydrid NaH*
(*H2 avgår)