En kemisk reaktion bildar per definition nya kemikalier (kallade produkterna) från de ursprungliga kemikalierna (kallade reaktanter). Det borde vara logiskt att identiteten för de bildade produkterna beror på vilka reaktanter vi börjar med. Att lägga till en syra till en bas är ett exempel på en kemisk reaktion, så vi bör förvänta oss att se nya produkter. Även om det finns ett mönster för denna typ av reaktion, beror i slutändan de bildade produkterna på vilken syra och vilken bas som används.
Inte ett enkelt svar
Vid första anblicken har den här frågan ett enkelt svar. De flesta inledande kemiböcker kommer att lära ut 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), bildas produkterna vatten (H20) och natriumklorid (NaCl), som är välkänt som bordssalt.
HCl + NaOH –> H2O + NaCl
Problemet är att det egentligen inte är så enkelt. För att helt kunna svara på denna fråga måste vi vara mycket mer specifika.
En startpunkt
Låt oss börja med att blanda en stark syra med en stark bas. Att lägga till ordet ”stark” betyder att dessa syror och baser helt dissocierar (eller bryts isär) när de sätts i vatten. Att använda en stark syra i ett experiment innebär att syran redan är löst i vatten (och detta är med största sannolikhet också sant för basen). Om du sedan tillsätter syran till basen blir produkterna vatten (utöver det vatten som redan finns där) 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 sker i vatten, så med största sannolikhet är saltet inte bundet samman, utan separeras istället som joner i vattnet.
Den kompletta joniska ekvationen
Faktiskt skriver kemister vad som kallas en komplett jonisk ekvation 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 vattenhaltiga), och vatten bildas, vilket lämnar kalium- (K+) och nitratjoner (NO3-) kvar i vattnet.
Net Ionic Equation
Detta leder till en annan intressant fråga: Hur bildas ett salt? I det här fallet är det inte det. 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 att detta exempel är bildandet av vatten. Jonerna K+ och NO3- har inte gjort någonting, så de lämnas utanför nettojonekvationen.
Komplicerar neutralisering med stökiometri
Tänk om du bara ville sluta med produkterna – salt och vatten – och ville vara säker på att all syra och bas var borta? Detta blir ett stökiometriskt problem. Utan att tillsätta tillräckligt med bas blir det syra kvar från reaktionen. Syran är inte en produkt, utan den blandas in med produkterna. På samma sätt skulle tillsats av för lite syra resultera i en överbliven mängd bas, som återigen skulle blandas med produkterna. Matematiskt kan du beräkna hur mycket syra du bör blanda med en viss mängd bas för att uppnå fullständig neutralisering.
Svaga syror, svaga baser och gasbildning
Tänk om syran eller basen (eller båda) inte är ”stark”? Det finns många svaga syror och baser, vilket gör att de dissocierar väldigt lite när de blandas i vatten. Enkelt uttryckt, neutralisering äger fortfarande rum (bildar vatten och ett salt), men om vi går längre än det enkla påståendet, 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 sker när du blandar bakpulver (NaHCO3) med sur vinäger. En gas bildas. Neutralisering sker, men produkterna är inte längre bara vatten och ett salt.
Titta på saltsyra och bakpulver, till exempel:
HCl + NaHCO3 –> NaCl + H2O + CO2
Produkterna är inte bara ett salt (NaCl) och vatten (H2O) , men 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 att blanda 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 bildning av ett salt plus vatten och ibland en gas.
