Náttúrufræðingurinn - 1997, Side 35

HA —> H+ + A-
(1)
þar sem HA táknar sýru og A" sýruleif. Fyrir
basa gildir
B + H+—» BH+ (2)
Jöfnur (1) og (2) segja ekkert um efnin sem
mynda sýruna eða basann, aðeins um sýru-
og basaeiginleika þeirra. Langalgengast er
að sýrur og basar séu efni í vatnslausn.
Dæmi um algengar sýrur í náttúrulegu vatni
eru kolsýra (koltvíoxíð) og kísilsýra. Kolsýra
er ýmist rituð sem CO, eða H2C03. Fyrra
formið er talið nær sanni. Ekkert bendir til að
kolsýra (CO,), sem leysist í vatni, bindist
einni sameind af vatni (H20) og myndi
þannig nýja sameind, H,,COr Kísilsýran er
ýmist rituð sem Si(OH)4 eða sem H4Si04.
Þeir sem leggja áherslu á fyrri ritháttinn vilja
með honum benda á byggingu og lögun
kísilsýrusameindarinnar í vatnslausn. Hún
hefur lögun reglulegs ferflötungs þar sem
kísilsýrufrumeindin (Si) liggur í miðju hans
en umhverfis eru fjórir OH-hópar, í hornum
ferflötungsins.
I vatnslausn er klofnun sýru í vetnisjón
(H+) og sýruleif (A ) gjarnan lýst á eftir-
farandi hátt:
HA(aq) + H2°(l)—> A {aq) + H,0+ (3)
Niðurskrifaða táknið (aq) merkir að sýran og
sýruleifin séu uppleystar í vatni, en (1) að
vatnið sé á vökvaformi. Fyrir kolsýru verður
þetta hvarf þannig:
C02.(aq) + 2H20a,->HC03"+H30+ W
H30+-jónin hefur verið nefnd hydroníum-
jón, þ.e. vetnisjón tengd vatnssameind.
Sýruleifarnar í jöfnurn (3) og (4), þ.e. A“
og HCO “ nefnast einnig rótskildir basar við-
komandi sýru.
Vissulega lýsa jöfnur (3) og (4) því
réttilega að klofnun sýru í vetnisjón og
sýruleif verður vegna efnahvarfa milli sýr-
unnar og vatnsins. Þó er ekki talið að vetnis-
jónin bindist einni vatnssameind, heldur
mörgum.
Efnajafnvægi fyrir efnahvörfin sem jöfnur
(3) og (4) lýsa er lýst þannig:
og
K
K [A“aa)][H3Q+]
d [HA(aq)][H20(|)]
[HCO“][H+]
H2C°3 [C02,(aq)] [H20(,)]
Venjulega er líking (6) rituð þannig:
[HCO-][H+]
K,
H2C03 [H2C03]
(5)
(6)
(6a)
þar sem H2C03 jafngildir C02_(aq) + H20(1).
■ pH-GILDI ÚRKOMU
Það vatn á jörðinni sem hreinast er, þ.e.a.s.
með minnst af uppleystum efnum, er
úrkoma. I andrúmslofti er örlítið af kolsýru
og leysist hún að litlu leyti í úrkomuvatninu.
Þessi leysing ræður pH-gildi vatnsins nema
til komi mengandi sýrur til viðbótar frá okkur
mönnunum eins og vikið verður að síðar.
Tveir þættir ráða því hvert pH-gildið á
úrkomuvatninu verður þegar kolsýra leysist
upp í því. Annar er leysni kolsýrunnar. Hinn
er kleyfnistuðull uppleystrar kolsýru.
Þegar kolsýra myndar lofttegund er hún
rituð sem CO, (). Hins vegar er kolsýra upp-
leyst í vatni ýmist rituð sem CO, eða
h2co3.
Leysingu kolsýru í vatni má lýsa með:
C02.(g) C02,(aq)
(7)
þar sem (g) táknar kolsýru í lofti og (aq)
kolsýru í vatni. Jafnvægi milli kolsýru í lofti
og vatni er lýst með svonefndum Henry
lögmálsfasta:
m,
‘co
=KU
-2,(aq) 1VUC02
xP,
co.
(8)
Khco táknar Henry lögmálsfasta fyrir kol-
sýru, mco styrk kolsýru, sem uppleyst
er í vatninú (mól í kg af vatni). Pco er hlut-
81