En kjemisk reaksjon danner per definisjon nye kjemikalier (kalt produktene) fra de første kjemikaliene (kalt reaktantene). Det skal være fornuftig at identiteten til produktene som dannes avhenger av hvilke reaktanter vi starter med. Å tilsette en syre til en base er et eksempel på en kjemisk reaksjon, så vi bør forvente å se nye produkter. Selv om det er et mønster for denne typen reaksjoner, til slutt avhenger produktene som dannes av hvilken syre og hvilken base som brukes.
Ikke et enkelt svar
Ved første øyekast har dette spørsmålet et enkelt svar. De fleste innledende kjemibøker vil lære at reaksjonen mellom en syre og en base kalles nøytralisering, og produktene som dannes er vann og et salt. Hvis du for eksempel blander saltsyre (HCl) med natriumhydroksid (NaOH), er produktene som dannes vann (H20) og natriumklorid (NaCl), som er kjent som bordsalt.
HCl + NaOH -> H2O + NaCl
Problemet er at det egentlig ikke er så enkelt. For å fullstendig svare på dette spørsmålet, må vi være mye mer spesifikke.
Et utgangspunkt
La oss starte med å blande en sterk syre med en sterk base. Å legge til ordet "sterk" betyr at disse syrene og basene dissosierer (eller brytes fra hverandre) når de settes i vann. Å bruke en sterk syre i et eksperiment betyr at syren allerede er oppløst i vann (og dette gjelder sannsynligvis også for basen). Hvis du deretter tilsetter syren til basen, vil produktene være vann (i tillegg til vannet som allerede er der) og et salt (som ikke nødvendigvis er "bordsalt").
Bland for eksempel den sterke syren HNO3 (salpetersyre) med den sterke basen KOH (kaliumhydroksid).
HNO3 + KOH -> H2O + KNO3
I dette eksemplet er KNO3 saltet, så det dannes vann og et salt som forventet. Denne reaksjonen finner sted i vann, så saltet er mest sannsynlig ikke bundet sammen, men blir i stedet skilt som ioner i vannet.
Den komplette ioniske ligningen
Egentlig skriver kjemikere det som kalles en komplett ionisk ligning for å vise hvilke kjemikalier som er dissosiert:
H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)
Denne lange ligningen viser at den sterke syren og den sterke basen er dissosiert i vannet (“aq”) står for vandig), og det dannes vann, slik at kalium (K +) og nitrat (NO3-) ioner fortsatt er i vann.
Den netto ioniske ligningen
Dette fører til et annet interessant spørsmål: Hvordan dannes et salt? I dette tilfellet er det ikke det. Ionene som ville danne saltet er der, men i den nåværende formen har de ikke dannet saltet. Så, kjemikere skriver det som kalles netto ionisk ligning for å vise hva som virkelig skjedde:
H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)
Dette forteller oss at den eneste sanne reaksjonen er dette eksemplet er dannelsen av vann. Ionene K + og NO3- har ikke gjort noe, så de blir utelatt av nettoionligningen.
Kompliserende nøytralisering med støkiometri
Hva om du bare ville ende opp med produktene - salt og vann - og ville være sikker på at all syre og base var borte? Dette blir et støkiometrisk problem. Uten å tilsette nok base vil det være syre til overs fra reaksjonen. Syren er ikke et produkt, men det blandes inn med produktene. På samme måte vil tilsetning av for lite syre resultere i en mengde base som igjen blir blandet med produktene. Matematisk kan du beregne hvor mye syre du skal blande med en viss mengde base for å oppnå fullstendig nøytralisering.
Svake syrer, svake baser og gassdannelse
Hva om syren eller basen (eller begge deler) ikke er "sterk"? Det er mange svake syrer og baser, noe som betyr at de dissosierer veldig lite når de blandes i vann. Enkelt sagt, nøytralisering finner fortsatt sted (å danne vann og et salt), men hvis vi går utover det enkle uttalelse, finner vi at de komplette ioniske og netto ioniske ligningene er veldig forskjellige fra en sterk syre / sterk base reaksjon.
Det er en komplikasjon til: Hva om en syre blandes med noe som NaHCO3? Tenk på den velkjente reaksjonen som finner sted når du blander natron (NaHCO3) med sur eddik. Det dannes en gass. Nøytralisering finner sted, men produktene er ikke lenger bare vann og salt.
Se på saltsyre og natron, for eksempel:
HCl + NaHCO3 -> NaCl + H2O + CO2
Produktene er ikke bare et salt (NaCl) og vann (H2O), men også en gass (CO2).
Konklusjon
Det er ingen enkel løsning på problemet med hvilke produkter man får når man blander en syre med en base. Sluttresultatet av blanding og syre med en base avhenger av hvilken syre og base som brukes og av hvor mye syre og base du bruker. Styrken eller svakheten til syren og basen påvirker også produktene av reaksjonen. Generelt fører disse reaksjonene til dannelse av et salt pluss vann og noen ganger en gass.