Kap. 4: - Kjemiske reaksjoner

Elevforsøk 4.6 – Nøytralisering

I dagliglivet omgir vi oss med mange sure og basiske løsninger. Sure løsninger smaker surt, og et eksempel er en rabarbrastilk. Vi kan dempe den sure smaken av rabarbra ved å tilsette sukker, men det opphever ikke virkningen av den sure rabarbrasaften. På samme måte må vi bruke en basisk løsning for å oppheve virkningen av en sur løsning. De nøytraliserer hverandre.

Det som gir oss opplevelsen av at rabarbrasaften smaker surt er oksoniumionene, H3O+ , og vi sier derfor at det er oksoniumsionene som er årskaen til de sure egenskapene. På tilsvarende måte er det hydroksidionene, OH–, som er årsaken til de basiske egenskapene.

I helt rent vann er det ikke bare vannmolekyler, men også små mengder av H3O+ og OH–. Disse ionene kommer fra vannet selv, ved at en liten del av vannmolekylene har reagert med hverandre slik at det blir ioner av dem. Antallet ioner er fremdeles det samme, det vil si like mange ioner av hvert slag, derfor er løsningen nøytral.

I saltsyre, som er en sur løsning, er det flere H3O+-ioner enn OH–-ioner, og det er overskuddet av disse oksoniumionene som gjør løsning en sur.

På samme måte er det flere OH–-ioner enn H3O+-ioner i en basisk løsning, og det er her hydroksidionene som gjør løsningen basisk.

Ettersom man aldri skal smake på de kjemiske stoffene som finnes i et labratorium, må man bruke andre metoder for å finne ut om et stoff er surt eller basisk. Vi kan f. eks. sette til fargstoffer som har forskjellig farge i sure og basiske løsninger. Slike fargestoffer kalles indikatorer fordi de viser hva slags løsninger vi har.

Indikatorfarger er kompliserte syrer eller baser, der indikatormolekylene og de ionene de kan spaltes i, har ulike farger. Lakmus, fenolftalein og bromtymolblått (BTB) er navnene på tre indikatorer vi ofte bruker.

For å måle surhetsgraden eller pH-verdien til en løsning kan vi bruke et pH-papir. Det er mange farger i papiret, slik at det får forskjellige fargetoner etter hvor sur eller basisk løsningen er. Den fargen papiert får når vi drypper det i vesken kan man sammenlikne i en fargeskala, pH-skalaen.

pH< 7 =da har løsningen flere H3O+-ioner enn OH–-ioner, atså er det en sur løsning

pH= 7 =da har løsningen like mange H3O+-ioner som OH–-ioner, altså er løsningen nøytral

pH> 7 =da har løsningen færre H3O+-ioner enn OH–-ioner, altså er det en basisk løsning 

Oppgave

Nøytraliser saltsyre med natronlut og vis at det blir dannet salt.

Utstyr

- vernebriller

- 3 begerglass

- dråpeteller

- glasstav

- saltsyre

- natronlut

- indikator

- porselensskål

- pH-papir

Fremgangsmåte

Det første vi gjorde var å ta litt fortynnet saltsyre, HCl(aq), i et begerglass og litt natronlut NaOH(aq) i et annet. I begge begerblassene tilsatte vi 4-5 dråper bromtymolblått (BTB), og målte pH-verdien ved hjelp av pH-papir. 

Deretter blandet vi de to løsningene forsiktig sammen i et tredje begerglass, og rørte blandingen sammen med en glasstav.

Etter å ha observert hva som skjedde og etter å ha målt pH-verdien også av denne blandingen, skulle vi dampe inn en liten del av blandingen til tørrhet.

Resultat

HCl(aq)    +    NaOH(aq)    à        NaCl + H2O

Da vi hadde helt HCl i et begerglass, målte vi pH-verdien og fant ut at den var pH=1. Vi gjorde det samme med NaOH, som hadde en pH-verdi på pH=11. Deretter tok vi noen dråper BTB i både i HCl-løsningen og NaOH-løsningen. Den første fikk en lys guloransje farge, mens den andre fikk en klar blåfarge.

Etter å ha rørt det sammen med glasstaven tok vi en del av HCl-løsningen og en del av NaOH-løsningen og helte opp i et tredje begerglass. Vi måtte helle forsiktig og bare litt av gangen for å få fram den klare grønne fargen BTB har i nøytral løsning. Vi måtte prøve litt fram og tiilbake for å få en grønnfarge vi var fornøyd med. Da vi målte pH i denne løsningen var den et sted mellom pH=6-7, altså nesten helt nøytral!

Etter det første forsøket skulle vi dampe inn en liten del av den grønne løsningen. Vi tok en del av løsningen i en porselensskål som vi satte over en butanbrenner. Vi lot løsningen fordampe inn til tørrhet, slik at vannet ble borte og det ble igjen et blått fast stoff. 

Konklusjon

En basisk løsning opphever virkningen av en sur løsning, og omvendt, en sur løsning opphever virkningen av en basisk løsning. Vi sier at løsningene nøytraliserer hverandre. Da vi blandet NaOH og HCl ble denne løsningen nøytral, altså inneholdt den like oksoniumsioner som hydroksidioner.

Da vi dampet opp den nøytrale løsningen slik at vannet forsvant ble det igjen et blått fast stoff. Grunnen til at løsningen ble blå under inndampingen er fordi H3O+-ionene er flyktige, og noen av dem forsvinner under inndampingen. Løsningen blir med andre ord svakt basisk. (Vi målte også pH-verdien av denne løsningen like før den ble til et fast stoff, og da var pH-verdien 8, altså mer basisk enn nøytral som er 7.) Grunnen til at dette faste stoffet ble blått er fordi vi hadde i BTB. Hadde vi ikke hatt i denne indikatoren ville det faste stoffet vært hvitt, men likevel ville det vært svakt basisk.

Som vi ser av reaksjonslikningen over (under ”Resultat”) er det blandingen av natriumklorid, NaCl og vann, H2O, som vi kaller en nøytral løsning. Det er altså en pH-nøytal saltløsning. Dette stemmer overens med en av reglene i kjemien som sier at når sure og basiske løsninger kommer sammen og nøytaliserer hverandre, blir det dannet et salt og vann.

Vi kan også skrive reaksjonslikningen på ioneform:

H3O+ (fra saltsyren) + OH– (fra luften) à 2 H2O

Denne reaksjonslikningen forteller at det ved nøytraliseringen er tilsatt like mange hydroksidioner fra luften som det var oksoniumsioner i saltsyren.