Varför kan inte en vattenlösning vara både basiskt och surt?

Välkommen till Pluggakuten! 

Vad har du för egna tankar kring frågan? Vad betyder det exempelvis att en vattenlösning är "sur" eller att en vattenlösning är "basisk"?

Att en vattenlösning är sur betyder att den innehåller fler oxoniumjoner än hydroxidjoner.

Att en vattenlösning är basisk betyder att den innehåller fler hydroxidjoner är oxoniumjoner.

(En neutral vattenlösning innehåller lika många oxoniumjoner som hydroxidjoner.)

Kan du förstå nu varför en vattenlösning inte kan vara både basisk och sur samtidigt?

Inre riktigt, om man exempelvis kollar på ättiksyrans protolys: HAc+H2O ----><---- Ac- +H3O+ så kan man se att oxoniumjonen ger vattenlösningen dess sura egenskaper medans acetatjonen ger lösningen dess basiska egenskaper. Innebär inte detta att lösningen är både surt och basiskt? Kan inte mängden Ac- och H3O+ vara den samma?

Acetatjonen är en bas, d v s den har förmågan att ta till sig en proton, men vattenlösningen är inte basisk, eftersom den innehåller väldigt lite hydroxidjoner (däremot inte = 0).

Om du löser upp ättiksyra i vatten, så är koncentrationen av acetatjoenr och oxoniumjoner lika, men koncentrationen av hydroxidjoner är mycket mindre. (Om du däremot löser upp t ex natriumacetat i vatten, får du en lösning där ättiksyrakoncentrationen och hydroxidjonkoncentrationen är lika, men där oxoniumjonkoncentrationen är betydligt mindre. Du kommer alltså att ha en basisk lösning som innehåller ättiksyra. Att en lösnig innehåller en syra behöver inte betyda att lösningen är sur.)

Har fortfarande svårt att förklara det. Det behöver väl inte bara vara hydroxidjonen som ger en lösning basiska egenskaper. Till exempel saltsyra som har oxoniumjon som ger sura egenskaper medan en kloridjon som ger basiska egenskaper. hcl+h20---> h3o+ +cl-. Den ena produkten ger sura egenskaper medans den andra basiska. Är det något som jag har missförstått?

En snabb fråga om exemplet med ättiksyra. Reaktionen innehåller inte hydroxidjoner. Hur kan man du veta att det finns lite? Är det bara hydroxidjoner som ger basiska egenskaper till en lösning/ämne?

Alla vattenlösningar innehåller både oxoniumjoner och hydroxidjoner. Har du lärt dig än att $K_w = \left[H_3{O}^{+}\right]\left[O{H}^{-}\right] = {10}^{-14}$? Annars får du bläddra ett par sidor framåt i din kemibok för att hitta det, eller möjligen finns det inte förrän i Ke2. I neutralt vatten är koncentrationen av oxoniumjonen och hydroxidjonen lika - båda är ${10}^{-7} mol/d{m}^3$, och det är därför som pH är just 7 i en neutral vattenlösning (vid rumstemperatur).

Exempelvis om jag får frågan: Varför kan inte en vattenlösning vara både basiskt och surt? på ett prov och mitt svara skulle vara ungefär:

En vattenlösning kan inte vara surt och basiskt eftersom mängderna oxoniumjoner och hydroxidjoner är olika men även om de skulle vara den samma så skulle lösningen bli neutral eftersom laddningarna tar ut varandra d.v.s att Ph=7. När H3O+>OH-, är lösningens Ph lägre än 7 och därför sur medans i ett fall där H3O+<OH- så är ph-värdet högre en 7 och därför blir lösningen basiskt. I det tredje och sista fallet är H3O+=OH- och då är lösningen neutralt. Ingen av dessa tre möjliga situationer ovan visar att vattenlösningen är surt och basiskt och därför stämmer det inte. 

Skulle jag få full poäng på frågan eller är det fel? Syftar frågan på ett annat svar?

Någon som några tankar att dela med sig av gällande kommentaren innan? 

En vattenlösning som innehåller högre koncentration av oxoniumjoner än av hydroxidjoner är sur. En sur lösning har pH < 7 (vid rumstemperatur). Det är inte så att en lösning är sur för att pH < 7, utan så att en sur lösning har pH < 7. Det är inte korrekt att säga att laddningarna tar ut varandra när pH = 7 - det finns ALLTID exakt lika många positiva som negativa laddningar i en vattenlösning av vilket slag som helst.

Om du får full poäng på de tsvaret, så har du en väldigt generös lärare.

En sur vattenlösning och en syra är inte samma sak.

Det är bara hydroxidjoner som ger vattenlösningar basiska egenskaper.

Det är endast oxoniumjoner som ger vattenlösningar sura egenskaper.

Syror och baser kan bilda sura respektive basiska lösningar genon att reagera med vattenmolekylerna, så att det bildas oxoniumjoner respektive hydroxidjoner. (För alldel, hydroxidjonerna finns "färdiga" i t ex NaOH.)

Kan man säga att antalet hydroxidjoner och oxoniumjoner tar ut varandra (samma antal) då det är neutralt? Bortsett från det, är min förklaring ovan korrekt dvs svarar jag på frågan?   

1. Bakgrund:

Som du kanske vet finns det en autoprotolys i vatten:

   H2O + H2O <=> H3O+ + OH-

med jämviktsekvationen

   [H3O+] * [OH-] = en konstant Kw.

Det denna ekvation säger är att oxoniunjons- och hydroxidjonskoncentrationen fungerar lite om en gungbräda; går den ena upp måste den andra gå ner för att produkten ska förbli konstant.

I neutralt vatten ger autoprotolysen upphov till precis lika mycket oxoniunjoner som hydroxidjoner, så 

   [H3O+] = [OH-] ,

precis som du är inne på!

Om du tillätter en syra, säg HAc kommer dess protolys att tillföra vätejoner vilket får [H3O+] att öka, och, via autoprotolysen [OH-] att minska. Konsekvensen blir att

   [H3O+] > [OH-] ,

vilket man har kommit överens om är definitionen av en sur vattenlösning. På motsvarande sätt leder tillsats av en bas till att [OH-] ökar, vilket tvingar ner [H3O+] så att

  [H3O+] < [OH-] ,

vilkket är definitionen av en basisk vattenlösning.

Okej, för att komma till saken då, så här hade jag besvarat ursprungsfrågan: 

I en sur vattenlösning är [H3O+] > [OH-].

I en basisk vattenlösning är [H3O+] < [OH-].

Det är matematiskt omöjligt för båda de olilheterna att gälla samtidigt. Alltså kan en vattenlösning omöjligen vara både sur och basisk.

Hur tycker du det låter? Vad ser du för skillnader mellan ditt och mitt argument? Fördelar, nackdelar?

Tack så mycket för svaret. Jag hittar inga skillnader på våra svar då vi båda syftar på att det kan finnas tre olika fall på ´´gungbrädan´´ vilka är: 

1. [H3O+] > [OH-]. Surt

2.[H3O+] < [OH-]. Basiskt

3. [H3O+] = [OH-]. Neutralt

Ingen av dessa tre fall leder till att en lösning är både basiskt och surt.

Håller med om att kärnan i våra argument är densamma. Skillnaden ligger nog mest i hur vi väljer att uttrycka det.

Gillar för övrigt hur du formulerade det i ditt sista inlägg. Väldigt klart och tydligt! 

Tack då mycket för hjälpen. Jag fick en fundering av smaragdalenas senaste inlägg då han skrev att hydroxidjonen (oh-) ger vattenlösningar dess basiska egenskaper. Exempelvis är det hydroxidjonen som ger saltsyra dess basiska egenskaper men hur skulle det vara om det inte var blandat med vatten dvs väteklorid (gas). Är det kloridjonen som ger basiska egenskaper? 

Vet inte om exemplet ovan stämmer isf ren ättiksyra. Är det acetatjonen (Ac-) som ger basiska egenskaper eller finns det OH- trots att det inte är blandat med vatten? Är det olika för varje ämne eller finns det ett generellt svar?

Det är oxoniumjonen som ger saltsyra (lösning av HCl i vatten) dess sura egenskaper. Kloridjonen, som är jorresponderande bas till den starka syran HCl, är en extremt svag bas. Eftersom HCl är en stark syra, finns det inga HCl-molekyler alls i vattenlösningen, bara oxoniumjoner och kloridjoner.

En lösning av ättiksyra i vatten är en sur vattenlösning. Den är inte basisk alls. (Däremot har den buffertverkan, så att den inte blir lika basisk av en liten skvätt hydroxidjoner som en saltsyralösning med samma ursprungs-pH skulle ha blivit.)

Syra-bas-egenskaper finns det generella svar om, även om det varierar mellan olika syror HUR starka/svaga de är (och motsvarande för baser).

Tack för hjälpen