16:36 

Hapot ja emäkset

~Bertta~
Protolyysireaktiossa protonin luovuttava aine on happo ja protonin vastaanottava emäs. Protonin luovuttanut happo muuttuu emäkseksi ja protonin vastaanottanut emäs hapoksi. Hapolla on aina emäspari ja protolyysireaktiossa on aina kaksi happo-emäsparia. Protolyysireaktiolla on sille ominainen happo- tai emäsvakio. Laimeissa liuoksissa veden konsentraatio on suuri ja käytännössä vakio. Joten tämä on otettu huomioon happo- ja emäsvakiossa. Vahvoilla hapoilla happovakio on >>1, tasapaino on melkein kokonaan tuotteiden puolella ja näin happo protolysoituu kokonaan. Jos happovakio on >1, happo on heikko. Kaikki orgaaniset hapot ovat heikkoja happoja. Sama vakiosääntö pätee emäksiin. Vahvoja emäksiä ovat alkalimetallihydroksidit ja metallioksidit. Happo- tai emäsvakion yksikkö on aina mol/l.

Vesi on amfolyytti eli se voi toimia sekä happona että emäksenä. Veden autoprotolyysissä vesi reagoi itsensä kanssa jolloin muodostuu oksonium- ja hydroksidi-ioneja. Puhtaassa vedessä näiden konsentraatio on sama, joka voidaan laskea veden ionitulosta [H3O+][OH-]=Kw=1x10^-14mol^2/l^2. Veden ionitulo on riippuvainen lämpötilasta ja tämä arvo pätee lämpötilassa 25C. Jos muuta ei mainita, laskuissa on käytettävä tätä arvoa.

Liuoksen happamuus tai emäksisyys voidaan määrittää pH:n avulla. Kun pH on 7, liuos on neutraali. pH > 7 liuos on emäksinen ja pH < 7 liuos on hapan. Happamuus riippuu oksoniumionin konsentraatiosta. pH=-lg[H3O+]. Jos pH lasketaan hydroksidi-ionin konsentraation avulla, käytetään kaavaa pOH=-lg[OH-] ja sen jälkeen pH=14-pOH. Voidaan laskea myös [H3O+]=10^-pH tai [OH-]=10^-pOH.

Vahvoja happoja tai emäksiä laskettaessa oksonium- tai hydroksidi-ionin konsentraationa käytetään suoraan vahvan hapon tai emäksen konsentraatiota.
Heikkoja happoja ja emäksiä laskettaessa on laskettava oksonium- tai hydroksidi-ionien konsentraatio tasapainotilanteessa. Silloin on käytettävä happovakiota Ka tai emäsvakiota Kb ja käytettävä tasapainokonsentraatioita. Vakioilla on yhteys Ka x Kb = Kw, pKa = -lg Ka, pKb= -lg Kb, pKa + pKb = pKw = 14. Happovakiosta saadaan siis vastaavan emäksen emäsvakio. Mitä vahvempi on happo, sitä heikompi emäs.

Protolysoitumisaste kertoo, kuinka paljon happo/emäs on protolysoitunut verrattuna alkutilanteeseen.

Jos liuoksessa on sekä happoa että emästä, tapahtuu neutraloituminen. Oksoniumionit neutraloivat hydroksidi-ionit. Ionit eivät mene välttämättä tasan vaan toista voi olla ylimäärä. Silloin lasketaan kumpaa jää jäljelle ja se määrää liuoksen happamuuden. HUOM! Neutraloinnissa tilavuus muuttuu, lopputilavuus on kaikkien nesteiden yhteislaskettu tilavuus.

Suolaliuoksen pH riippuu liuoksessa olevista ioneista. Heikkojen happojen ja emästen suolat protolysoituvat vesiliuoksessa. Jos ioneja on vain yksi, liuos on joko hapan tai emäksinen. Jos useampi ioni protolysoituu niin on otettava huomioon protolysoitumisen voimakkuus. Happamuuden määrittää voimakkaampi ioni. Tämän voi arvioida happovakiosta ja emäsvakiosta.

Moniarvoiset eli polyproottiset hapot luovuttavat useammat kuin yhden protonin. Diproottiset luovuttaa kaksi protonia (rikkihappo) ja triproottiset kolme (fosforihappo). Nämä hapot ovat heikkoja happoja (paitsi rikkihappo ensimmäisen protonin osalta) ja luovuttavat yhden protonin kerrallaan. Polyproottisten happojen ionit ovat amfolyyttejä eli ne voivat toimia sekä happoina että emäksinä.

@темы: kemia

URL
   

Oppimispäiväkirja

главная