nyckelskillnad – surhet vs basicitet
Surhet och basicitet hos föreningar är indikationer på pH. Surheten i ett medium orsakas av sura föreningar, som kan frigöra vätejoner (H+), vilket resulterar i ett lågt pH i det mediet. Basiciteten hos ett medium orsakas av basiska föreningar, som kan frigöra hydroxidjoner (OH–), vilket resulterar i ett högt pH i det mediet. Den viktigaste skillnaden mellan surhet och basicitet är att surhet orsakar ett lågt pH medan basicitet orsakar ett högt pH i ett vattenh altigt medium.
Vad är surhet?
Syrlighet är nivån av syra i ämnen. Koncentrationen av vätejoner (H+) är den viktigaste parametern som används för att identifiera surhet. Vätejonkoncentrationen uttrycks som ett pH-värde. pH är den negativa logaritmen för vätejonkoncentrationen. Därför, högre vätejonkoncentration, lägre pH. Ett lågt pH-värde indikerar en högre surhet.
Beroende på ämnens surhet finns det två typer av syror, starka syror och svaga syror. Starka syror ger en högre surhetsgrad i vattenh altigt medium medan svaga syror ger en låg surhet. Starka syror kan helt dissociera till joner och frigöra alla möjliga vätejoner (H+). Däremot dissocierar en svag syra delvis och frigör bara några vätejoner. Syror kan också kategoriseras som monoprotiska syror och polyprotiska syror; monoprotiska syror frisätter en vätejon per molekyl medan polyprotiska syror frisätter fler vätejoner per molekyl.
Syrornas surhet bestäms av syrans pKa. pKa är den negativa logaritmen för Ka. Ka är syradissociationskonstanten för en lösning. Det är ett kvantitativt mått på styrkan hos en syra i en lösning (eller surhet). Sänk pKa, desto starkare syran är. Högre pKa, desto svagare är syran.
Figur 01: Citronsaft har hög syra
De periodiska trenderna för surhet hos kemiska element beror i grunden på deras elektronegativitetsvärden. Elektronegativiteten hos kemiska element ökar från vänster till höger under en period. Om elektronegativiteten för en atom är högre, kan den stabilisera en negativ atom på den mycket lätt eftersom den har en högre affinitet för elektroner. Därför frigörs de vätejoner som är associerade med höga elektronegativa atomer lätt än lågelektronegativa atomer, vilket resulterar i högre surhet. När man går ner en grupp i det periodiska systemet ökar surheten. Detta beror på att storleken på atomerna ökar nedåt i gruppen. Stora atomer kan stabilisera negativa laddningar på dem (genom laddningsfördelning); därför kan en vätejon associerad med en stor atom lätt frigöras.
Vad är Basicity?
Basisitet för ett ämne är antalet väteatomer som kan ersättas med en bas i en viss syra. Med andra ord är en förenings basicitet antalet vätejoner som kan reagera fullständigt med hydroxidjoner som frigörs av en bas.
Figur 02: Hydroxidjonens kemiska struktur
De faktorer som kan påverka en förenings basicitet listas nedan.
- Elektronegativitet
- Atomradius
- Formella avgifter
En atoms elektronegativitet hänvisar till dess affinitet för elektroner. En atom med hög elektronegativitet kan attrahera elektroner jämfört med lågelektronegativa atomer. Högre elektronegativitet, lägre basicitet. För att frigöra hydroxidjoner bör bindningselektronerna mellan syreatomen och resten av molekylen attraheras helt av syreatomen (syreatomen i hydroxidgruppen bör vara mer elektronegativ än den andra atomen den är bunden till). Ex: om basiciteten för ROH är hög är elektronegativiteten för R mindre än syreatomens.
Figur 03: Tvål är svaga baser som bildas genom reaktion mellan fettsyror och natriumhydroxid eller kaliumhydroxid.
Atomradius är en annan faktor som påverkar en förenings basicitet. Om atomradien är liten är elektrondensiteten för den atomen hög. Följaktligen kan hydroxidjonen lätt frigöras. Då är föreningens basicitet jämförelsevis hög.
Formella laddningar är i allmänhet antingen positiva laddningar eller negativa laddningar. En positiv formell laddning indikerar en lägre elektrondensitet. Därför kan bindningselektroner inte helt attraheras av hydroxidjonen. Då kan den inte lätt frigöras (hydroxidjonen), vilket indikerar lägre basicitet. Däremot orsakar en negativ formell laddning högre basicitet.
Vad är skillnaden mellan surhet och basicitet?
Acidity vs Basicity |
|
| Syrlighet är nivån av syra i ämnen. | Basisitet avser tillståndet att vara en bas, som kan frigöra hydroxidjoner (OH-). |
| pH | |
| Surhet orsakar lågt pH i vattenh altiga medier. | Basisitet orsakar ett högt pH i vattenh altiga medier. |
| Ions | |
| Surhet indikerar en hög koncentration av vätejoner i ett medium. | Basisitet indikerar en hög koncentration av hydroxidjoner i ett medium. |
| periodiska trender | |
| Syrligheten ökar från vänster till höger en period och nedåt en grupp. | Basiciteten minskar från vänster till höger en punkt och ner i en grupp. |
| Effekt av elektronegativitet | |
| Surheten är hög om elektronegativiteten (för atomen till vilken väteatomen är bunden) är hög. | Basisiteten är hög om elektronegativiteten (för atomen till vilken syreatomen i hydroxidjonen är bunden) är låg. |
Sammanfattning – Acidity vs Basicity
Surhet och basicitet är två grundläggande termer som används inom kemi. Surhet orsakas av sura föreningar. Basicitet orsakas av basiska föreningar. Den viktigaste skillnaden mellan surhet och basicitet är att surhet orsakar ett lågt pH medan basicitet orsakar högt pH i ett vattenh altigt medium.
