Påvisning af syreionen

Ark 1.12, ”H⁺-ioner i bevægelse”

Der skrives henholdsvis + og - i hver ende af en strimmel pH-papir og laves en streg på midten – begge dele med blyant.

pH-papiret dyppes helt i saltvand og lægges på et stykke filtrerpapir på en glasplade. Saltvandet er nødvendigt for, at papiret kan lede strøm, idet saltet i vandet gør, at der er frie ioner til at vandre og dermed lede strømmen.

pH-papirets ender bukkes om glaspladen, og papiret holdes fast med krokodillenæb. Krokodillenæbbene sættes til en slukket strømforsyning. Anoden er forbundet med +’et, katoden med -’et.

En meget spids blyant bruges til at sætte en lille plet saltsyre - HCl - midt på pH-papiret. Pletten bliver rød, da pH-papiret indikerer syre med denne farve.

Nu tændes strømforsyningen. Saltsyrepletten ”vokser” hen mod den negative pol. Dog er det egentlig ikke længere en saltsyreplet, men blot en H⁺-plet, da Cl­^-­­-ionerne vandrer den anden vej – mod den positive pol. Den simple grund er, at de positive H⁺-ioner bliver tiltrukket af den negative pol, mens de negative Cl^--ioner tiltrækkes af den positive.

Det, at pletten kun vokser i den ene retning, skyldes, at Cl^- ikke ses på pH-papiret, der ikke indeholder chlorid-indikator. Det gør H⁺ derimod, da der er H+-indikator (sandsynligvis lakmus) i papiret.

Der kommer også blå pletter på papiret ved katoden. Det sker på grund af (salt-)vandet;

vand består ikke kun af H₂O-molekyler men også af løse OH^-­- og H⁺-ioner, fordi H₂O-molekylerne hele tiden går i stykker og samler sig igen. Men når der kommer elektroner fra katoden, sætter de sig på de positive H-ioner, som bliver til H-atomer i stedet, da de mister deres ladning. Nu har OH^--ionerne ikke nogen H⁺-ioner at gå sammen med og danne H₂O og bliver derfor ved med at være OH^--ioner. OH^-, hydroxid-ionen, er en base og bliver derfor blå på indikatorpapiret.

2H₂O à 2OH^- + 2H⁺

2H⁺ + 2e^- + 2OH^- à 2H + 2OH^-

H + H + 2OH^- à H₂ + 2OH^-

Omkring anoden bliver papiret rødt. Dette sker igen på grund af saltvandet, der, ligesom før, går i stykker men ikke kan samles igen. Nu er grunden dog en anden; elektronerne fra OH^--ionerne trækkes op i anoden[1] (der jo er positiv og derfor tiltrækker de negative ioner), hvormed OH^--ionerne ikke længere kan bruges af H⁺-ionerne til at danne H₂O – Da de jo rent faktisk ikke er OH^--ioner mere. ”Ex-OH^--ionerne” danner H₂O (og O₂), men de bruger ikke H⁺-ionerne. Disse forbliver på ion-formen som H⁺, der gør pH-papiret rødt.

Reaktionen kan vises med disse tre reaktioner:

a) H₂O à OH^- + H⁺

b) 2OH^- à H₂O + O + 2e^-

c) O + O à O₂

Tingene sker som følger:

4 * a

2 * b

1 * c

Ud fra dette forsøg kan det konkluderes, at H⁺-ioner er positive, idet de vandrer mod den negative elektrode. Man kan se, at det er H⁺-ionerne, der vandrer, fordi pH-papiret indikerer ekstra tilstedeværelse af H⁺-ioner ved at blive rødt, hvilket det gjorde. Vandringen af H⁺-ioner sker ved elektrisk ledning gennem HCl, der får syren til at dele sig i H⁺-ioner og Cl^--ioner, der så vandrer mod hver deres elektrode.

Derudover vises det, at tilføjelse eller fjernelse af elektroner har effekt på splittet H₂O’s evne til at samle sig igen, og at dette medfører videre konsekvenser – såsom fordampning af H eller O₂.