hapot ja emäkset

2022

Mitä ovat hapot ja emäkset?
Happojen ja emästen ominaisuudet
Hapot ja emäkset jokapäiväisessä elämässä
Happo- ja emäsindikaattorit
Neutralointireaktio
Esimerkkejä hapoista ja emäksistä

Selitämme mitä hapot ja emäkset ovat, niiden ominaisuuksia, indikaattoreita ja esimerkkejä. Lisäksi mikä on neutralointireaktio.

Aineet, joiden pH on alle 7, ovat happamia ja ne, joiden pH on yli 7, ovat emäksiä.

Mitä ovat hapot ja emäkset?

Happo on se kemiallinen aine kykenevä antamaan periksi protonit (H +) toiseen kemikaaliin. Emäs on se kemiallinen aine, joka pystyy sieppaamaan protoneja (H +) toisesta kemiallisesta aineesta.

On kuitenkin olemassa kaksi perusteoriaa, jotka selittävät hapot ja emäkset: Arrhenius-teoria ja Brönsted-Lowryn teoria.

Arrheniuksen teorian mukaan:

Happo on aine, joka luovuttaa protoneja (H +) vesiliuoksessa. Se on siis neutraali aine, joka veteen liuotettuna dissosioituu ioneiksi seuraavan mukaisesti reaktio edustaja:

Esimerkiksi: suolahappo (HCl)

Emäs on aine, joka luovuttaa OH-ioneja vesiliuoksessa. Esimerkiksi: natriumhydroksidi (NaOH)

Tällä teorialla on rajoituksensa, koska sen mukaan nämä yhdisteet määritellään vain vesiliuoksessa, eivät muissa väliaineissa. Se ei myöskään selitä yhdisteitä, kuten ammoniakkia (NH3), joka on emäs, mutta koska sen koostumuksessa ei ole OH–, se ei täytä Arrheniuksen emäksen määritelmää.

Kaikkea tätä varten tarvittiin uusi teoria hapon ja emäksen käsitteiden paremmin selittämiseksi. Joten myöhemmin Brönsted ja Lowry kehittivät uuden teorian, joka sisältää Arrhenius-periaatteet, mutta jota ei ajatella vain vesiliuoksessa, ja siksi paljon kattavampi.

Brönsted-Lowryn teorian mukaan:

Tämän teorian mukaan happo on kemiallinen aine, joka pystyy luovuttamaan protoneja (H +) toiselle kemialliselle aineelle ja emäs on se kemiallinen aine, joka pystyy vangitsemaan protoneja (H +) toisesta kemiallisesta aineesta.

Tämän teorian mukaan happo-emäs-reaktio on tasapaino, joka voidaan ilmaista seuraavasti:

Missä HA käyttäytyy kuin happo, koska se luovuttaa protonin H + pysyäkseen A–:na. Toisaalta B käyttäytyy kuin emäs, koska se vangitsee protonin H + muuttuen HB +:ksi.

Jotkut aineet voivat käyttäytyä samanaikaisesti happoina ja emäksinä ja niiden sanotaan olevan amfoteerisia. Tämä riippuu ympäristöstä, jossa he ovat tai kenen kanssa he reagoivat. Esimerkki tämäntyyppisestä aineesta on vesi:

Ensimmäisessä yhtälössä vesi vangitsee protonin H +, joka käyttäytyy kuin emäs ja muuttuu H3O +:ksi. Yhtälössä vesi luovuttaa protonin H +, joka käyttäytyy hapon tavoin ja muuttuu OH-:ksi.

Ilmeisesti molemmissa teorioissa hapoilla ja emäksillä on erilaiset vetyionien suhteet (H +). Tämä määrittää sen happamuuden (happojen tapauksessa) tai emäksisyyden tai emäksisyyden (emästen tapauksessa).

The pH on suuruus, jota käytetään liuoksen happamuuden tai emäksisyyden mittaamiseen, eli se ilmaisee siinä olevien vetyionien pitoisuuden.

Hapot. Aineet, joiden pH on 0-6.
Neutraali Aine, jonka pH on 7 (vesi).
Emäkset/emäkset. Aineet, joiden pH on 8-14.

Mitä alhaisempi aineen pH on, sitä korkeampi sen happamuusaste on. Esimerkiksi puhtaan HCl:n pH on lähellä nollaa. Toisaalta mitä korkeampi aineen pH on, sitä suurempi on sen alkalisuusaste. Esimerkiksi kaustisen soodan pH on 14.

Happojen ja emästen ominaisuudet

Sekä hapot että emäkset voivat esiintyä muodossa nesteitä, kiinteä tai kaasut. Toisaalta ne voivat olla olemassa puhtaat aineet tai laimennettuna, jolloin monet sen ominaisuudet säilyvät.

pH-ero on jokaisen havaittavin ominaisuus. Kun yhdisteen pH-arvo saavuttaa jonkin äärimmäisistä arvoistaan, se tarkoittaa, että tämä yhdiste on erittäin vaarallinen useimmille aineille, molemmille Luomu, Mitä epäorgaaninen.

Hapoilla ja emäksillä on erilaiset fysikaaliset ominaisuudet:

Hapot

Niillä on hapan maku (esimerkiksi: eri sitrushedelmissä esiintyy happoa).
Ne ovat erittäin syövyttäviä ja voivat aiheuttaa kemiallisia palovammoja iholle tai hengitysvaurioita, jos niiden kaasuja hengitetään.
He ovat hyviä johtajia sähköä vesiliuoksissa.
He reagoivat kanssa metallit tuottaa suoloja ja vetyä.
Ne reagoivat metallioksidien kanssa muodostaen suolaa ja Vesi.

Pohjat

Niillä on tyypillinen katkera maku.
Ne ovat hyviä sähkönjohtimia ratkaisuja vetistä.
Ne ärsyttävät ihoa: ne liuottavat ihorasvaa ja voivat tuhota orgaanista ainesta syövyttävän vaikutuksensa vuoksi. Hänen hengitys se on myös vaarallista.
Niissä on saippuamainen kosketus.
Ne liukenevat veteen.

Hapot ja emäkset jokapäiväisessä elämässä

Akkuhappo muodostaa suolaa reagoidessaan metallien kanssa.

Happojen ja emästen läsnäolo jokapäiväisessä elämässämme on runsasta. Esimerkiksi elektroniikkalaitteidemme akkujen sisällä on yleensä rikkihappo. Tästä syystä, kun ne ovat vaurioituneet ja niiden sisältö kaadetaan laitteeseen, ne reagoivat elektrodien metallin kanssa ja muodostavat valkean suolan.

On myös mietoja happoja, joita käsittelemme päivittäin, kuten etikkahappo (etikka), asetyylisalisyylihappo (aspiriini), askorbiinihappo (C-vitamiini), hiilihappo (estyy hiilihapotetuissa virvoitusjuomissa), sitruunahappo (esim. sitrushedelmissä) tai suolahappo (mahahapon mehu, jota mahamme erittää ruoan liuottamiseen).

Pohjien osalta natriumbikarbonaattia käytetään leivonnassa, deodoranttina ja erilaisissa närästyksen lääkkeissä. Muita yleisesti käytettyjä emäksiä ovat natriumkarbonaatti (pesuaine), natriumhypokloriitti (puhdistusvalkaisuaine), magnesiumhydroksidi (laksatiivinen) ja kalsiumhydroksidi (rakennuskalkki).

Happo- ja emäsindikaattorit

Tapa erottaa hapan ja emäksinen yhdiste on mittaamalla sen pH-arvo. Nykyään on olemassa lukuisia menetelmiä aineen pH:n mittaamiseen.

Happo-emäs-indikaattoreiden käyttö. Indikaattorit ovat yhdisteitä, jotka muuttuvat väri- muuttamalla liuoksen pH-arvoa, jossa ne ovat. Esimerkiksi fenolftaleiini on neste, joka muuttuu vaaleanpunaiseksi, jos sitä lisätään emäkseen, ja muuttuu värittömäksi, jos sitä lisätään happoon. Toinen esimerkki on lakmuspaperi, joka upotetaan liuokseen ja jos se muuttuu punaiseksi tai oranssiksi, se on hapan aine ja jos se tummuu, se on emäksistä liuosta.
Käytä potentiometriä tai pH-mittaria. On elektronisia laitteita, jotka antavat meille suoraan liuoksen pH-arvon.

Neutralointireaktio

Neutralointireaktio tai (happo-emäs-reaktio) on a kemiallinen reaktio Mitä tapahtuu, kun nämä kaksi yhdistetyyppiä sekoitetaan, jolloin saadaan vastineeksi suola ja tietty määrä vettä. Nämä reaktiot ovat yleensä eksoterminen (ne tuottavat lämpöä) ja sen nimi tulee siitä, että happo- ja emäsominaisuudet kumoavat toisensa.

Neutralointireaktioiden luokittelemiseksi on tärkeää tietää happojen ja emästen tyypit.

Vahva happo. Se on happo, joka vesiliuoksessa ollessaan ionisoituu täysin, eli se muuttuu kokonaan ioneja jotka muodostavat sen molekyylin. Esimerkiksi: HCl (aq), HBr (aq), H2SO4 (aq).
Vahva pohja. Se on emäs, joka vesiliuoksessa ionisoituu täysin, eli se muuttuu täysin ioneiksi, jotka muodostavat sen molekyylin. Esimerkiksi: NaOH (aq), LiOH (aq), KOH (aq).
Heikko happo. Se on happo, joka vesiliuoksessa ollessaan ionisoituu osittain, eli se ei muutu täysin ioneiksi, jotka muodostavat sen molekyylin. Siksi tämän tyyppisen hapon liuoksessa ionipitoisuus on pienempi kuin vahvassa. Esimerkiksi: sitruunahappo, hiilihappo (H2CO3)
Heikko pohja. Se on emäs, joka vesiliuoksessa ionisoituu osittain. Eli se EI ole täysin muuttunut ioneiksi, jotka muodostavat sen molekyylin. Siksi tämän tyyppisen emäksen liuoksessa ionipitoisuus on pienempi kuin vahvassa liuoksessa. Esimerkiksi: ammoniakki (NH3), ammoniumhydroksidi (NH4OH)

Neutralointireaktiot voivat tapahtua neljällä tavalla, riippuen niiden reagenssien ominaisuuksista:

Vahva happo ja vahva emäs. Yleisin reagenssi jää liuokseen suhteessa toiseen. Saadun liuoksen pH riippuu siitä, kumpaa reagenssia on enemmän suhteessa.
Heikko happo ja vahva emäs. Saadaan emäksinen pH-liuos, emäs jää liuokseen.
Vahva happo ja heikko emäs. Happo neutraloituu ja happoosuus jää liuokseen riippuen hapon konsentraatioasteesta. Saadun liuoksen pH on hapan.
Heikko happo ja heikko emäs. Tulos on hapan tai emäksinen riippuen reagenssien pitoisuudesta.

Esimerkkejä hapoista ja emäksistä

Hapot

- Kloorivetyhappo (HCl)
- Rikkihappo (H2SO4)
- Typpihappo (HNO3)
- Perkloorihappo (HClO4)
- Muurahaishappo (CH2O2)
- Bromihappo (HBrO3)
- Boorihappo (H3BO3)
- Etikkahappo (C2H4O2)

Pohjat