Happojen ja emästen yleiset ominaisuudet

Hapot ja emäkset ovat yhdisteitä, joilla on yksi tärkeä asia: Kun upotat ne liuokseen, ne vapauttavat vapaita ioneja. Vesiliuoksessa, joka on yleisin, perinteinen tapa erottaa ne on se, että happo vapauttaa positiivista vetyä (H⁺) -ioneja, kun emäs vapauttaa negatiivista hydroksidia (OH^-) yhdet. Kemistit mittaavat hapon tai emäksen vahvuuden sen pH: lla, joka on termi, joka viittaa "vedyn voimaan". PH-asteikon keskipiste on neutraali. Yhdisteet, joiden pH on alle keskipistearvon, ovat happamia, kun taas yhdisteet, joilla on korkeampi arvo, ovat emäksisiä tai emäksisiä.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Hapot maistuvat hapan, kun emäkset ovat karvas. Happo reagoi metallien kanssa muodostaen vetykaasukuplia, kun taas emäs tuntuu liukkaalta. Hapot muuttavat sinisen lakmuspaperin punaiseksi, kun emäkset muuttavat punaisen lakmuspaperin siniseksi.

Teorian happamasta tai emäksisestä yhdisteestä sellaiseksi, joka vapauttaa vety- tai hydroksidi-ioneja, esitteli ruotsalainen kemisti Svante Arrhenius vuonna 1884. Arrhenius-teoria selittää yleensä, kuinka hapot ja emäkset käyttäytyvät liuoksessa ja miksi ne yhdistyvät muodostaen suoloja, mutta se ei selitä, miksi tietyt yhdisteet, jotka eivät sisällä hydroksidi-ioneja, kuten ammoniakki, voivat muodostaa emäksiä ratkaisu.

Kemistien Johannes Nicolaus Brønstedin ja Thomas Martin Lowryn vuonna 1923 käyttöön ottama Brønsted-Lowry-teoria korjaa tämän määrittelemällä hapot protonien luovuttajiksi ja emäkset protonien hyväksyjiksi. Tähän määritelmään kemistit luottavat useimmiten vesiliuoksia analysoitaessa.

Kolmas teoria, jonka Berkeley-kemisti G.N. Lewis, myös vuonna 1923, pitää happoja elektroniparien vastaanottajina ja emäksiä elektroniparien luovuttajina. Lewisin teoria on se etu, että se sisältää yhdisteet, jotka eivät sisällä lainkaan vetyä, joten se pidentää happo-emäs-reaktioiden luetteloa.

PH-asteikko viittaa vetyionien konsentraatioon vesipohjaisessa liuoksessa. Se on vetyionipitoisuuden negatiivinen logaritmi: pH = -log [H +]. Asteikko on välillä 0 - 14, ja arvo 7 on neutraali. Kun vetyionien pitoisuus kasvaa, pH pienenee, joten arvot 0-7 osoittavat happoja, kun taas arvot 7-14 ovat emäksisiä. Hyvin korkeat ja hyvin matalat pH-arvot osoittavat vaarallisesti syövyttäviä liuoksia.

Jos verrataan happaman liuoksen makua emäksiseen - mikä ei ole suositeltavaa, jos pH on on erittäin korkea tai erittäin matala - huomaat, että hapan liuos maistuu hapan, kun taas emäksinen katkera. Hapan maku sitrushedelmissä johtuu niiden sitruunahaposta, etikka on hapan, koska se sisältää etikkahappoa ja hapan maito sisältää runsaasti maitohappoa. Emäksisellä mineraalivedellä on sen sijaan mieto, mutta huomattavan karvas maku.

Kun emäksinen liuos, kuten ammoniakki ja vesi, yhdistyy rasvahappoihin, se tekee saippuaa. Sitä tapahtuu pienessä mittakaavassa, kun suoritat perusratkaisun sormiesi välissä. Liuos tuntuu liukkaalta tai lievältä kosketuksessa, koska emäksinen liuos yhdistyy sormiesi rasvahappojen kanssa.

Hapan liuos ei tunnu limaiselta, mutta se aiheuttaa kuplia, jos upotat siihen metallia. Vetyionit reagoivat metallin kanssa tuottaen vetykaasua, joka kuplii liuoksen yläosaan ja haihtuu.

Happojen ja emästen ikiaikainen testi lakmuspaperi on suodatinpaperi, joka on käsitelty jäkälistä valmistetuilla väriaineilla. Happo muuttuu siniseksi lakmuspaperiksi punaiseksi, kun taas emäs punaiseksi lakmuspaperiksi. Lakmuskoe toimii parhaiten, jos pH on alle 4,5 tai yli 8,3.