Hapoista ja emäksistä on satoja esimerkkejä, joita löytyy kaikista kemian aloista, mutta jotka kokonaisuutena on jaettu kahteen suureen perheeseen: epäorgaanisiin ja orgaanisiin. Epäorgaaniset hapot tunnetaan yleensä mineraalihapoina, joille on tunnusomaista, että ne ovat erityisen vahvoja orgaanisiin happoihin verrattuna.
Hapoilla ja emäksillä tarkoitetaan aineita, joilla on vastaavasti hapan tai saippuoimainen maku. Molemmat ovat syövyttäviä, vaikka sanaa “kaustinen” käytetään usein vahvoille emäksille. Lyhyesti sanottuna: ne polttavat ja syövyttävät ihoa, jos koskettavat sitä. Sen ominaisuudet liuotinväliaineissa ovat ohjanneet sarjan määritelmiä historian aikana.
Happojen ja emästen käyttäytyminen veteen liuenneena. Lähde: Gabriel Bolívar.
Seuraava kuva osoittaa happojen ja emästen yleisen käyttäytymisen, kun niitä lisätään tai liuotetaan vesilasiin. Happoja tuottaa ratkaisuja, joiden pH-arvot ovat alle 7, koska hydronium-ioneja, H 3 O +; kun taas emäkset tuottavat liuoksia, joiden pH on yli 7 johtuen hydroksyyli (tai hydroksyyli) ioneista, OH -.
Jos lisäämme lasiin suolahappoa, HCl (punainen tippa), hydratoituvat H 3 O + ja Cl - ionit. Toisaalta, jos toistamme kokeen natriumhydroksidilla, NaOH: lla (violetti tippa), meillä on OH - ja Na + -ioneja.
Määritelmät
Happojen ja emästen yhä enemmän tutkitut ja ymmärretyt ominaisuudet vahvistivat useamman kuin yhden määritelmän näille kemiallisille yhdisteille. Näiden määritelmien joukossa meillä on Arrhenius, Bronsted-Lowry ja lopulta Lewis. Ennen esimerkkeihin viittaamista on tehtävä selväksi tämä asia.
Arrhenius
Happoja ja emäksiä on Arrheniuksen mukaan sellaisia, jotka veteen liuenneessa tuottavat vastaavasti H 3 O + tai OH - ioneja. Eli kuva edustaa jo tätä määritelmää. Se itsessään kuitenkin jättää huomiotta jotkin hapot tai emäkset, jotka ovat liian heikkoja tuottamaan sellaisia ioneja. Tässä on Bronsted-Lowry-määritelmä.
Brönsted-Lowry
Bronsted-Lowry-hapot ovat niitä, jotka voivat luovuttaa H + -ioneja, ja emäkset ovat niitä, jotka hyväksyvät nämä H +. Jos happo luovuttaa H +: taan helposti, se tarkoittaa, että se on vahva happo. Sama tapahtuu emästen kanssa, mutta hyväksymällä H +.
Siten meillä on vahvoja tai heikkoja happoja ja emäksiä, ja niiden voimat mitataan erilaisissa liuottimissa; erityisesti vedessä, josta tunnetut pH-yksiköt saadaan (0 - 14).
Siksi vahva happo HA luovuttaa H +: nsa kokonaan vedelle reaktiossa, kuten:
HA + H 2 O => - + H 3 O +
Missä A - on HA: n konjugoitu emäs. Näin ollen H 3 O +, joka esiintyy lasissa happaman liuoksen kanssa, tulee täältä.
Samaan aikaan heikko emäs B deprotonoi vettä saadakseen vastaavan H +: n:
B + H 2 O <=> HB + OH -
Jossa HB on konjugoitu happo B. Tämä on ammoniakin tapauksessa, NH 3:
NH 3 + H 2 O <=> NH 4 + + OH -
Erittäin vahva emäs voi suoraan luovuttaa OH-ioneja - ilman tarvetta reagoida veden kanssa; aivan kuten NaOH.
Lewis
Lopuksi, Lewisin hapot ovat niitä, jotka saavat tai hyväksyvät elektroneja, ja Lewisin emäkset ovat niitä, jotka luovuttavat tai kadottavat elektroneja.
Esimerkiksi Brönsted-Lowry emäs NH 3 on myös Lewis-emästä, koska typpiatomin hyväksyy H + lahjoittamalla sen pari vapaita elektroneja (H 3 N: H +), jolloin se. Siksi nämä kolme määritelmää eivät ole ristiriidassa keskenään, vaan kietoutuvat toisiinsa ja auttavat tutkimaan happamuutta ja emäksisyyttä laajemmassa kemiallisten yhdisteiden spektrissä.
Esimerkkejä hapoista
Määritelmien selventämisen jälkeen jäljempänä mainitaan joukko happoja niiden vastaavilla kaavoilla ja nimillä:
-HF: fluorivetyhappo
-HBr: bromivetyhappo
-HI: hydrojodihappo
H 2 S: rikkivetyä
H 2 Se: selenhydric happo
-H 2 Te: telluurihappo
Nämä ovat binaarisia happoja, joita kutsutaan myös vetyhapoiksi, joihin edellä mainittu suolahappo, HCl, kuuluu.
-HNO 3: typpihappo
-HNO 2: typpihappo
-HNO: hyponitric happo
H 2 CO 3: hiilihappo
-H 2 CO 2: hiilihappo, joka tunnetaan paremmin muurahaishapon nimellä, HCOOH, kaikkien yksinkertaisin orgaaninen happo
H 3 PO 4: fosforihappoa
H 3 PO 3 tai H 2: fosforihapokkeen, HP: n sidoksen
H 3 PO 2 tai H: hypofosforihapoketta, jossa on kaksi HP joukkovelkakirjoja
H 2 SO 4: rikkihappo
H 2 SO 3: rikkihapoke
H 2 S 2 O 7: pyrorikkihappo
-HIO 4: jaksollinen happo
-HIO 3: jodihappo
-HIO 2: jodihappo
-HIO: hypojodiinihappo
-H 2 CrO 4: kromihappoa
-HMnO 4: mangaanihappo
CH 3 COOH: etikkahappo (etikka)
CH 3 SO 3 H: metaanisulfonihappo
Kaikki nämä hapot, muurahaishappoja ja kahta viimeistä lukuun ottamatta, tunnetaan happoina tai ternaarihapoina.
Muut:
-AlCl 3: alumiinikloridia
-FeCl 3: ferrikloridia
-BF 3: booritrifluoridin
-Metallikationit liuotettu veteen
-Carbocations
-H (CHB 11 Cl 11): hapanta karboraani
- FSO 3 H: fluorisulfonihapon
- HSbF 6: fluoriantimonihappo
- FSO 3 H SbF 5: magic happo
Neljä viimeistä esimerkkiä muodostavat kauhistuttavat superhapot; yhdisteet, jotka pystyvät hajottamaan melkein minkä tahansa materiaalin vain koskettamalla sitä. AICI 3 on esimerkki Lewis-hapon, koska metalli keskellä alumiini on kykenee vastaanottamaan elektroneja, koska sen sähköinen puute (se ei ole täydellinen sen valenssi oktetti).
Esimerkkejä emäksistä
Epäorgaanisten emästen joukossa meillä on metallihydroksideja, kuten natriumhydroksidia, ja joitain molekyylihydridejä, kuten jo mainitut ammoniakit. Tässä on muita esimerkkejä emäksistä:
-KOH: kaliumhydroksidi
-LiOH: litiumhydroksidi
-RbOH: rubidiumhydroksidi
-CsOH: cesiumhydroksidi
-FrOH: fransiumhydroksidi
-Be (OH) 2: berylliumhydroksidi
-Mg (OH) 2: magnesiumhydroksidi
-Ca (OH) 2: kalsiumhydroksidi
-Sr (OH) 2: strontiumhydroksidi
-Ba (OH) 2: bariumhydroksidi
-Ra (OH) 2: radiohydroksidi
-Fe (OH) 2: rautahydroksidi
-Fe (OH) 3: ferrihydroksidi
-Al (OH) 3: alumiinihydroksidi
-Pb (OH) 4: lyijyhydroksidi
-Zn (OH) 2: sinkkihydroksidi
-Cd (OH) 2: kadmiumhydroksidi
-Cu (OH) 2: kuparihydroksidi
-Ti (OH) 4: titaanihydroksidi
PH 3: fosfiini
-AsH 3: arsiini
-NaNH 2: natriumamidia
- C 5 H 5 N: pyridiini
- (CH 3) N: trimetyyliamiini
- C 6 H 5 NH 2: fenyyliamiini tai aniliinia
-NaH: natriumhydridi
-KH: kaliumhydridi
-Carbaniones
-Li 3 N: litiumnitridi
-Alkoxides
- 2 NLi: litiumdi-isopropyyliamidi
-Dietynyylibentseenianioni: C 6 H 4 C 4 2- (tähän mennessä vahvin emäs)
Viitteet
- Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
- Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
- Naomi Hennah. (10. lokakuuta 2018). Kuinka opettaa hapot, emäkset ja suolat. Palautettu osoitteesta: edu.rsc.org
- Helmenstine, tohtori Anne Marie (31. elokuuta 2019). Yleisten happojen ja emästen kaavat. Palautettu osoitteesta: gondo.com
- David Wood. (2019). Tavallisten happojen ja emästen vertailu. Tutkimus. Palautettu osoitteesta study.com
- Ross Pomeroy. (2013, 23. elokuuta). Maailman vahvimmat hapot: kuten tuli ja jää. Palautettu osoitteesta: realclearscience.com
- Wikipedia. (2019). Dietynyylibentseenidianioni. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org