Hapot ovat syvästi mukana lukemattomissa biologisissa, geologisissa ja teknologisissa prosesseissa. Bakteerit tuottavat maitohappoa, joka säilyttää ruoan, maaperän hapot vapauttavat ravinteita kivipohjaisista lannoitteista ja paristojen hapot johtavat reaktioihin, jotka tuottavat sähköenergiaa. Kloorivetyhappo, usein lyhennettynä HCl: ksi, on yleinen esimerkki vahvasta haposta, ja spesifiset pH-arvot voidaan saavuttaa suolahapon ja veden seoksilla.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Kloorivetyhapon lisääminen veteen alentaa veden pH-arvon alle arvoon 7,0 ja muodostaa happaman liuoksen.
Happamuuden mittaaminen
PH-asteikko, joka tyypillisesti vaihtelee välillä 0-14, mittaa vetyionien pitoisuutta aineessa. Happojen pH-arvot ovat alle 7, emästen pH-arvot ovat yli 7 ja pH-arvo 7,0 on neutraali piste. PH-asteikko on negatiivinen ja logaritminen, mikä tarkoittaa, että kymmenen kertoimella tapahtuva vetyionipitoisuuden kasvu vastaa yhden yksikön vähenemistä pH-asteikolla. Hapan aineen lisääminen veteen alentaa liuoksen pH-arvoa.
Rikkoutuneet molekyylit, vapaat ionit
Kun happoa lisätään veteen, hapon molekyylit erottuvat yksittäisiksi ioneiksi prosessissa, joka tunnetaan dissosiaationa. Esimerkiksi kloorivetyhapon molekyyli koostuu vetyatomista ja klooriatomista. Kun nämä molekyylit liukenevat veteen, ne erottuvat positiivisesti varautuneeksi vetyioniksi ja negatiivisesti varautuneeksi kloori-ioniksi. Tämä johtaa vetyionien lisääntyneeseen pitoisuuteen ja siten alempaan pH-arvoon. Kloorivetyhappo luokitellaan "vahvaksi" hapoksi, mikä tarkoittaa, että käytännössä kaikki molekyylit irtoavat toisistaan. Monet muut hapot - kuten etikkahappo, jota yleensä kutsutaan etikaksi - luokitellaan "heikoiksi" hapoiksi. Vain osa heikkojen happojen molekyyleistä irtoaa, kun ne lisätään veteen.
Äärimmäinen happo
Puhtaan suolahapon teoreettinen pH on nolla - toisin sanoen se on erittäin hapan. Käytännöllisissä tilanteissa suolahappoa esiintyy kuitenkin vain laimennettuna aineena. Näin ollen suolahapon tehokas pH riippuu laimennusasteesta. Koska suolahapon pH on niin alhainen, suuria pH-muutoksia tapahtuu, vaikka pieniä määriä lisätään neutraaliin liuokseen, kuten veteen. Yksi esimerkki laimennetusta suolahaposta on ihmisen mahahappo, jonka pH-arvo on noin 3.
PH: n ennustaminen
PH-muutoksen aste, joka tapahtuu, kun veteen lisätään vahvoja happoja, kuten suolahappoa vastaa suoraan laimennuskerrointa, koska kaikki happamat molekyylit vapauttavat yhden vetyä ioni. Koska pH-asteikko noudattaa logaritmista suhdetta, kymmenen kertainen laimennus vastaa yhden yksikön pH-muutosta. Esimerkiksi 1 millilitra kloorivetyhappoa, joka lisätään 10 millilitraan pH-neutraalia vettä, johtaa vetyionien pitoisuuden pienenemiseen yhdellä kertoimella kymmenen. Siten lopullisen liuoksen pH on yksi yksikkö korkeampi kuin alkuperäisen suolahapon pH. Jos 100 ml: aan vettä lisätään 1 millilitra suolahappoa, vetyionien pitoisuus pienenee kahdella kymmenellä kerralla ja pH nousee kahdella yksiköllä.