En kemisk reaktion bildar per definition nya kemikalier (kallas produkterna) från de ursprungliga kemikalierna (kallas reaktanterna). Det borde vara vettigt att identiteten på de bildade produkterna beror på vilka reaktanter vi börjar med. Att tillsätta en syra till en bas är ett exempel på en kemisk reaktion, så vi kan förvänta oss att se nya produkter. Även om det finns ett mönster för denna typ av reaktion, beror slutligen de bildade produkterna på vilken syra och vilken bas som används.
Inte ett enkelt svar
Vid första anblicken har denna fråga ett enkelt svar. De flesta inledande kemiböcker kommer att lära att reaktionen mellan en syra och en bas kallas neutralisering, och de bildade produkterna är vatten och ett salt. Om du till exempel blandar saltsyra (HCl) med natriumhydroxid (NaOH) är de bildade produkterna vatten (H20) och natriumklorid (NaCl), vilket är välkänt som bordssalt.
HCl + NaOH -> H2O + NaCl
Problemet är att det inte är så enkelt. För att helt kunna svara på denna fråga måste vi vara mycket mer specifika.
En utgångspunkt
Låt oss börja med att blanda en stark syra med en stark bas. Att lägga till ordet "stark" betyder att dessa syror och baser dissocierar (eller går sönder) helt när de läggs i vatten. Att använda en stark syra i ett experiment innebär att syran redan är upplöst i vatten (och detta är sannolikt också sant för basen). Om du sedan tillsätter syran i basen kommer produkterna att vara vatten (förutom det vatten som redan finns) och ett salt (som inte nödvändigtvis är "bordssalt").
Blanda till exempel den starka syran HNO3 (salpetersyra) med den starka basen KOH (kaliumhydroxid).
HNO3 + KOH -> H2O + KNO3
I detta exempel är KNO3 saltet, så vatten och ett salt bildas som förväntat. Denna reaktion äger rum i vatten, så sannolikt är saltet inte bundet ihop utan istället separeras som joner i vattnet.
Den kompletta joniska ekvationen
Egentligen skriver kemister vad som kallas en komplett jonekvation för att visa vilka kemikalier som är dissocierade:
H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)
Denna långa ekvation visar att den starka syran och den starka basen är dissocierade i vattnet ("aq" står för vattenhaltig) och vatten bildas, vilket lämnar kalium- (K +) - och nitrat- (NO3-) joner kvar i vatten.
Den netto joniska ekvationen
Detta leder till en annan intressant fråga: Hur bildas ett salt? I det här fallet är det inte. Jonerna som skulle bilda saltet finns där, men i den nuvarande formen har de inte bildat saltet. Så kemister skriver vad som kallas nettojonekvationen för att visa vad som verkligen hände:
H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)
Detta säger oss att den enda sanna reaktionen är detta exempel är bildandet av vatten. Jonerna K + och NO3- har inte gjort någonting, så de lämnas utanför den joniska ekvationen.
Komplicera neutralisering med stökiometri
Vad händer om du bara vill sluta med produkterna - salt och vatten - och vill vara säker på att all syra och bas är borta? Detta blir ett stökiometriskt problem. Utan att tillsätta tillräckligt med bas kommer det att finnas syra kvar från reaktionen. Syran är inte en produkt, men blandas med produkterna. På samma sätt skulle tillsats av för lite syra resultera i en kvarvarande basmängd, som återigen skulle blandas med produkterna. Matematiskt kan du beräkna hur mycket syra du ska blanda med en viss basbas för att uppnå fullständig neutralisering.
Svaga syror, svaga baser och gasbildning
Vad händer om syran eller basen (eller båda) inte är "stark"? Det finns många svaga syror och baser, vilket innebär att de dissocierar väldigt lite när de blandas i vatten. Enkelt sagt, neutralisering sker fortfarande (bildar vatten och ett salt), men om vi går utöver det enkla uttalande, finner vi att de fullständiga joniska och nettojoniska ekvationerna skiljer sig mycket från en stark syra / stark bas reaktion.
Det finns ytterligare en komplikation: Vad händer om en syra blandas med något som NaHCO3? Tänk på den välkända reaktionen som äger rum när du blandar natron (NaHCO3) med sur ättika. En gas bildas. Neutralisering sker, men produkterna är inte längre bara vatten och salt.
Titta på saltsyra och natron, till exempel:
HCl + NaHCO3 -> NaCl + H2O + CO2
Produkterna är inte bara ett salt (NaCl) och vatten (H2O) utan också en gas (CO2).
Slutsats
Det finns ingen enkel lösning på problemet med vilka produkter man får när man blandar en syra med en bas. Slutresultatet av blandning och syra med en bas beror på vilken syra och bas som används och på hur mycket syra och bas du använder. Styrkan eller svagheten hos syran och basen påverkar också reaktionsprodukterna. I allmänhet leder dessa reaktioner till bildandet av ett salt plus vatten och ibland en gas.