Keemiline reaktsioon moodustab definitsiooni järgi uutest kemikaalidest (neid nimetatakse toodeteks) algsetest kemikaalidest (nn reaktandid). Peaks olema loogiline, et moodustunud toodete identsus sõltub sellest, millistest reagentidest me alustame. Happe lisamine alusele on keemilise reaktsiooni näide, seega peaksime eeldama uute toodete nägemist. Kuigi seda tüüpi reaktsioonidel on muster, sõltuvad moodustunud produktid lõppkokkuvõttes sellest, millist hapet ja alust kasutatakse.
Pole lihtne vastus
Esmapilgul on sellele küsimusele lihtne vastus. Enamik sissejuhatavaid keemiaraamatuid õpetab, et happe ja aluse vahelist reaktsiooni nimetatakse neutraliseerimiseks ning moodustunud saadused on vesi ja sool. Näiteks kui segate vesinikkloriidhapet (HCl) naatriumhüdroksiidiga (NaOH), moodustuvad produktideks vesi (H20) ja naatriumkloriid (NaCl), mis on tuntud kui lauasool.
HCl + NaOH -> H2O + NaCl
Probleem on selles, et see pole tegelikult nii lihtne. Sellele küsimusele täielikuks vastamiseks peame olema palju konkreetsemad.
Lähtepunkt
Alustame tugeva happe ja tugeva aluse segamisest. Sõna “tugev” lisamine tähendab, et need happed ja alused eralduvad vette pannes täielikult (või lagunevad). Tugeva happe kasutamine katses tähendab, et hape on vees juba lahustunud (ja see kehtib tõenäoliselt ka aluse kohta). Kui lisate seejärel alusele hapet, on toodeteks vesi (lisaks juba olemasolevale veele) ja sool (mis ei ole tingimata “lauasool”).
Näiteks segage tugev hape HNO3 (lämmastikhape) tugeva aluse KOH-ga (kaaliumhüdroksiid).
HNO3 + KOH -> H2O + KNO3
Selles näites on KNO3 sool, nii et vesi ja sool moodustuvad ootuspäraselt. See reaktsioon toimub vees, nii et tõenäoliselt pole sool omavahel seotud, vaid eraldatakse selle asemel ioonidena vees.
Täielik ioonvõrrand
Tegelikult kirjutavad keemikud selle, mida nimetatakse täielikuks ioonvõrrandiks, et näidata, millised kemikaalid on dissotsieerunud:
H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)
See pikk võrrand näitab, et tugev hape ja tugev alus vees eralduvad (“aq” tähistab vesilahust) ja tekib vesi, jättes kaaliumi (K +) ja nitraadi (NO3-) ioonid vesi.
Netooniline võrrand
Sellest tuleneb veel üks huvitav küsimus: kuidas sool tekib? Sel juhul see pole nii. Soola moodustavad ioonid on olemas, kuid praegusel kujul pole nad soola moodustanud. Niisiis, keemikud kirjutavad selle, mida nimetatakse netoioonvõrrandiks, et näidata, mis tegelikult juhtus:
H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)
See ütleb meile, et ainus tõeline reaktsioon on see vee moodustumine. Ioonid K + ja NO3- pole midagi teinud, seega jäetakse need iooni netovõrrandist välja.
Neutraliseerimise komplitseerimine stöhhiomeetria abil
Mis oleks, kui sooviksite saada ainult tooteid - soola ja vett - ning soovite olla kindel, et kogu hape ja alus on kadunud? Sellest saab stöhhiomeetriline probleem. Piisava aluse lisamata jääb reaktsioonist järele hapet. Hape ei ole toode, kuid see on toodetega segatud. Samamoodi tekitaks liiga vähe hapet lisades aluse järelejäänud koguse, mis jällegi seguneks toodetega. Matemaatiliselt saate arvutada, kui palju hapet peaksite täieliku neutraliseerimise saavutamiseks teatud koguse alusega segama.
Nõrgad happed, nõrgad alused ja gaaside moodustumine
Mis siis, kui hape või alus (või mõlemad) pole "tugevad"? Seal on palju nõrku happeid ja aluseid, mis tähendab, et need segunevad vees segades väga vähe. Lihtsalt öeldes toimub neutraliseerimine ikkagi (moodustades vett ja soola), kuid kui me läheme sellest lihtsast kaugemale väites leiame, et täielikud ioon- ja netoonioonvõrrandid erinevad tugevast happest / tugevast alusest väga palju reaktsioon.
On veel üks tüsistus: mis siis, kui hape segatakse millegi sarnasega NaHCO3-ga? Mõelge tuntud reaktsioonile, mis toimub söögisooda (NaHCO3) ja happelise äädika segamisel. Tekib gaas. Neutraliseerimine toimub, kuid tooted pole enam ainult vesi ja sool.
Vaadake näiteks soolhapet ja söögisoodat:
HCl + NaHCO3 -> NaCl + H2O + CO2
Tooted ei ole mitte ainult sool (NaCl) ja vesi (H2O), vaid ka gaas (CO2).
Järeldus
Happe ja alusega segamisel ei ole lihtsat lahendust probleemile, milliseid tooteid saab. Aluse segamise ja happega segamise lõpptulemus sõltub sellest, millist hapet ja alust kasutatakse ning kui palju hapet ja alust kasutate. Happe ja aluse tugevus või nõrkus mõjutab ka reaktsiooni saadusi. Üldiselt põhjustavad need reaktsioonid soola ja vee ning mõnikord ka gaasi moodustumist.