Happo-emäsratkaisut: määritelmä, happo-emäs-teoria, ominaisuudet ja tyypit

Happo-emäsratkaisut: määritelmä, happo-emästeoria, ominaisuudet ja tyypit - Happo- ja emäksiset liuokset ovat kaksi kemiallisten yhdisteiden ryhmää, joita löytyy ja käytetään laajalti jokapäiväisessä elämässä. Siksi tämä on tärkeä aihe kemian oppimisessa, varsinkin niille, jotka eivät sitä ymmärrä. Katso lisäkeskustelu alta.

Happo-emäsratkaisut: määritelmä, happo-emäs-teoria, ominaisuudet ja tyypit

---

Happo- ja emäsliuokset ovat liuoksia, joissa on aineen happamuus- tai emäksisyysaste riippuen aineessa olevien H+ (happo)- ja OH- (emäs)-ionien lukumäärä ja myös aineen ionisaatioaste. Happamuus ja emäksisyys ilmaistaan ​​pH: lla Tämä happo- ja emäsliuosten ymmärtäminen on erittäin tarpeellista tiedon perusta seuraavan kemian materiaalin ymmärtämiseen, nimittäin jonkin happamuus- tai emäksisyystason laskemiseen aine.

Happoemäs teoria

Hapot ja emäkset (emäkset) ovat olleet tunnettuja jo kauan ja olemme usein kohdanneet niitä jokapäiväisessä elämässä. Esimerkiksi viinihappo rypäleissä, sitruunahappo appelsiineissa, etikkahappo etikassa, rikkihappo akkuvedessä ja monet muut aineet. Sillä välin löydämme emäksisiä aineita kalkkivedestä, saippuasta, haavalääkkeistä ja monista muista aineista. On olemassa useita happo-emäs-teorioita, jotka voidaan erottaa, mukaan lukien seuraavat:

Stevante Arrheniuksen happo-emästeoria

Stevante Arrhenius esitti happo-emäs-teorian, joka:

happo on aine, joka veteen liuotettuna tuottaa H+-ioneja, joissa nämä H+-ionit ovat ainoat positiiviset ionit liuoksessa. Samaan aikaan emäs on aine, joka veteen liuotettuna ionisoituu tuottaen OH-ioneja, ja nämä OH-ionit ovat ainoat negatiiviset ionit liuoksessa.

Bronstead Lowryn happo-emästeoria

J.N Bronstead ja T.N. Lowry esitti toisen teorian hapoista ja emäksistä. Tämän teorian mukaan hapot ovat protonin luovuttajia ja emäkset protonin vastaanottajia. Tämän määritelmän mukaan happo muodostaa konjugaatin protonin vapauttamisen jälkeen ja emäs myös muodostaa konjugaatin protonin vastaanottamisen jälkeen. Joten tässä konjugaattihappo-emäs-teoriassa termi "happo-emäs-pari" tai "konjugaattihappo-emäs" tunnetaan.

Bronstead Lowryn happo-emästeorian tuntemisen jälkeen voimme päätellä, että vetyä sisältävä aine kuuluu happamien tai emäksisten aineiden ryhmään. Entä yhdisteet/aineet, jotka ovat aproottisia (eivät sisällä H: ta), miten määrität niiden happo- tai emäsominaisuudet?

Lewisin happoemästeoria

Kemisti G.N Lewis esitti myös happojen ja emästen teorian. Tämän teorian mukaan emäs on aine, jossa on yksi tai useampi yksittäinen elektronipari, joka voidaan luovuttaa toiselle aineelle muodostaen siten koordinaattisen kovalenttisen sidoksen, kun taas happo on aine, joka voi hyväksyä yksittäisiä elektronipareja .

Aine, joka on emäs Lewisin happo-emäs -teorian mukaan, on myös emäs Bronstead Lowryn teorian mukaan.

Happo- ja emäsliuosten ominaisuudet ja tyypit

Happoliuosten ominaisuudet

Kemian maailmassa happo on kemiallinen yhdiste, joka veteen liuotettuna tuottaa liuoksen, jonka pH on alle 7. Hapot voidaan tulkita myös aineiksi, jotka voivat antaa protoneja (H+-ioneja) muille aineille (joita kutsutaan emäksiksi) tai ne voivat ottaa vastaan ​​yksittäisiä elektronipareja emäksestä.

Esimerkkejä arkielämän hapoista ovat etikkahappoa sisältävä etikka, sitruunahappoa sisältävät appelsiinit ja viini sisältää viinihappoa, omenat sisältävät omenahappoa, C-vitamiini sisältää askorbiinihappoa ja silmätipat sisältävät happoa boraatti.

Happamien liuosten ominaisuudet, mukaan lukien:

• On hapan maku
• Voi muuttaa sinisen lakmuspunaisen
• Voi johtaa sähköä (vahva happo)
• Veteen liuotettuna se vapauttaa vetyioneja (H+)
• Metallia syövyttävä
• Voi neutraloida alkalisen

Happoliuoksen tyyppi

Happamia liuoksia on kahdenlaisia, nimittäin vahvoja happoja ja heikkoja happoja. Ruosteen esiintyminen raudassa on yksi ominaisuuksista, jotka osoittavat, että happo syövyttää metallia.

Jos happo liukenee siten, että lähes kaikki H+-ionit vapautuvat, sitä kutsutaan vahvaksi hapoksi. Jos vain pieni osa H+-ioneista vapautuu, happoa kutsutaan heikoksi hapoksi. Vahvat hapot voivat johtaa sähköä, kun taas heikot hapot tuskin johtavat sähköä.

Esimerkkejä aineista, jotka sisältävät vahvoja happoja, ovat: mahahappo (suolahappo = HCl), rikkihappo (H2SO4), sulfiittihappo (H2SO3), bromidihappo (HBr), typpihappo (HNO3) ja typpihappo (HNO2).

Esimerkkejä aineista, jotka sisältävät heikkoja happoja, ovat hiilihappo (H2CO3), etikkahappo (CH3COOH), sulfidihappo (H2S), syanidihappo (HCN) ja fosforihappo (H3PO4).

Alkalisten liuosten ominaisuudet

Emäkset ovat kemiallisia yhdisteitä, jotka absorboivat hydroniumioneja veteen liuenneena. Emästen pH on yli 7. Veteen liuotettuna se hajoaa hydroksyyli-ioneiksi (OH–) ja metallipositiivisiksi ioneiksi (mutta ei aina). Siksi pohja voi johtaa sähkövirtaa.

Esimerkkejä emäksistä, joita tavataan usein jokapäiväisessä elämässä, ovat haavalääkkeet, jotka sisältävät magnesiumhydroksidia (Mg (OH) 2) ja alumiinihydroksidia (Al (OH) 3); vartalopesu, joka sisältää natriumhydroksidia (NaOH); kaliumhydroksidia (KOH) sisältävä vauvan kylpysaippua; deodorantit sisältävät alumiinihydroksidia (Al (OH)3) ja lattianpuhdistusaineet ammoniumhydroksidia (NH4OH).

Pohjien ominaisuuksia ovat mm.

• Tuntuu liukkaalta joutuessaan kosketuksiin ihon kanssa (ei saa kokeilla iholla, vaarallinen)
• Voi muuttaa punaisen lakmuksen siniseksi
• Voi johtaa sähköä (vahva pohja)
• Veteen liuotettuna se vapauttaa hydroksyyli-ioneja (OH-)
• Voi neutraloida happoja

Alkalisten liuosten tyypit

Jos emäksen liuenessa lähes kaikki ionit (OH-) vapautuvat, emästä kutsutaan vahvaksi emäkseksi. Esimerkkejä vahvoista emäksistä ovat natriumhydroksidi (NaOH), kalsiumhydroksidi (KOH), bariumhydroksidi (Ba (OH)2).

Kuitenkin, jos vain pieni osa OH- vapautuu, emästä kutsutaan heikoksi emäkseksi. Esimerkkejä heikoista emäksistä ovat ammoniumhydroksidi (NH4(OH) ja alumiinihydroksidi (Al (OH)3).

---

Happojen ja emästen vahvuus

Happojen ja emästen vahvuuden määrää ionisaatioaste (α), kuinka paljon H+- ja OH−-ioneja vapautuu. Vedessä olevat hapot ja emäkset kokevat hajoamisreaktiot ioneiksi, jotka ovat tasapainoreaktioita. Siksi happojen ja emästen vahvuus voidaan ilmaista niiden tasapainovakioilla, nimittäin happoionisaatiovakiolla (Ka) ja emäksen ionisaatiovakiolla (Kb).

Esimerkiksi vedessä HCl hajoaa lähes kokonaan H+- ja Cl−-ioneiksi, kun taas HF vain osittain hajoaa H+- ja F−-ioneiksi. Siksi HCl: ää kutsutaan vahvaksi hapoksi ja HF: ää heikoksi hapoksi. Samoin NaOH hajoaa vedessä lähes kokonaan Na+- ja OH−-ioneiksi, kun taas NH3 vain osittain hajoaa NH4+- ja OH−-ioneiksi. NaOH: ta kutsutaan vahvaksi emäkseksi ja NH3:a kutsutaan heikoksi emäkseksi.

Hapan ionisaatiovakio (Ka)

Yleensä HA-happoliuoksen tasapainoreaktio vedessä voidaan kirjoittaa seuraavasti.

HA(aq) ⇌ H+(aq) + A−(aq)

Happoionisaatiovakio Ka voidaan formuloida seuraavasti.

K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]}
vahvat hapot (esimerkki: HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, H2SO4)
Vedessä lähes kaikki vahvat hapot hajoavat ioneiksi, joten ionisaatioaste α ≈ 1. Näin ollen vahvan hapon Ka-arvo on erittäin suuri. Erittäin suurilla Ka-arvoilla voidaan olettaa, että happo dissosioituu täysin ioneiksi ja H+-ionipitoisuus voidaan laskea happopitoisuudesta ([HA]tasapaino ≈ [HA]alku = Ma) ja valenssista hapan. Hapon valenssi on happomolekyyliä kohti muodostuneiden H+ -ionien lukumäärä.

[H^+] = valenssi_a \ kertaa M_a
heikot hapot (esimerkki: HF, HCN, HNO2, CH3COOH, H2CO3)
Vedessä vain osa heikoista hapoista hajoaa ioneiksi, joten ionisaatioaste on 0 < α < 1. Jos heikon happoliuoksen HA alkupitoisuus ilmaistaan ​​Ma: na, niin:

HA(aq) ⇌ H+(aq) + A−(aq)

Aluksi: äiti
Reaktio: −αMa + αMa + αMa
Tasapaino: (1 − α)Ma αMa αMa

K_a = \frac{(\alpha M_a)(\alpha M_a)}{((1 – \alpha) M_a)}
K_a = \frac{\alpha^2}{1 – \alpha} M_a
Jos α: n arvo on hyvin pieni (α ≪ 1), voidaan olettaa, että arvo on (1 − α) ≈ 1, joten heikon hapon Ka-yhtälö voidaan kirjoittaa seuraavasti:

K_a = \alpha^2 M_a
\alpha = \sqrt{\frac{K_a}{M_a}}
Joten H+-ionien pitoisuuden laskemiseen voit käyttää Ka: n arvoa tai α: n arvoa.

[H^+] = \sqrt{K_a \times M_a} tai [H^+] = \alpha \times M_a

Perusionisaatiovakio (Kb)

Yleensä LOH-emäsliuoksen tasapainoreaktio vedessä voidaan kirjoittaa seuraavasti.

LOH(aq) ⇌ L+(aq) + OH−(aq)

Emäksen ionisaatiovakio Kb voidaan formuloida seuraavasti.

K_b = \frac{[L^+][OH^-]}{[LOH]}
vahvat emäkset (esimerkki: NaOH, KOH, Ca (OH)2, Sr (OH)2, Ba (OH)2)
Vedessä lähes kaikki vahvat emäkset hajoavat ioneiksi, joten ionisaatioaste α ≈ 1. Näin ollen vahvan kannan Kb-arvo on erittäin suuri. Erittäin suurilla Kb-arvoilla voidaan olettaa, että emäs dissosioituu täysin ioneiksi ja OH−-ionipitoisuus voidaan laskea peruspitoisuudesta ([LOH]tasapaino ≈ [LOH]alku = Mb) ja valenssista basso. Emäsvalenssi on OH−-ionien lukumäärä peruskaavayksikköä kohti.

[OH^-] = valenssi_b \ kertaa M_b
heikko emäs (esimerkki: NH3, CH3NH2, C6H5NH2)
Vedessä vain jotkut heikot emäkset hajoavat ioneiksi, joten ionisaatioaste on 0 < α < 1. Jos heikon LOH-emäsliuoksen alkupitoisuus ilmaistaan ​​Mb: nä, niin:

LOH(aq) ⇌ L+(aq) + OH−(aq)

Aluksi: Mb
Reaktio: −αMb + αMb + αMb
Tasapaino: (1 − α)Mb αMb αMb

K_a = \frac{(\alpha M_b)(\alpha M_b)}{((1 – \alpha) M_b)}
K_a = \frac{\alpha^2}{1 – \alpha} M_b
Jos α: n arvo on hyvin pieni (α ≪ 1), voidaan olettaa, että arvo on (1 − α) ≈ 1, joten heikon kantakohdan Kb-yhtälö voidaan kirjoittaa seuraavasti:

K_b = \alpha^2 M_b
\alpha = \sqrt{\frac{K_b}{M_b}}
Joten OH−-ionien pitoisuuden laskemiseen voit käyttää Kb- tai α-arvoa.

[OH^-] = \sqrt{K_b \times M_b} tai [OH^-] = \alpha \times M_b

---

pH (happamuusasteet)

Liuoksen happamuusaste riippuu H+-ionien pitoisuudesta liuoksessa. Mitä suurempi H+-ionien pitoisuus on, sitä happamampi liuos on. Vuonna 1909 Søren P. L. Sørensen ehdotti pH-käsitettä, joka ilmaisee liuoksen happamuuden asteen H+-ionien pitoisuuden funktiona liuoksessa. pH-funktio ilmaistaan ​​liuoksessa olevien H+-ionien pitoisuuden negatiivisena logaritmina.

pH = –log[H^+]
pH-käsite helpottaa H+-ionien pitoisuuden ilmaisemista ja niiden muutokset ovat joskus hyvin pieniä. Esimerkiksi H+-ionien pitoisuus 0,1 M etikkahappoliuoksessa on noin 0,001 M ja H+-ionien pitoisuus tislatussa vedessä on noin 1 × 10−7 M. Jos pH ilmaistaan, 0,1 M etikkaliuoksen pH on 3 ja tislatun veden pH on 7.

Kahdesta esimerkistä voidaan nähdä H+-ionien pitoisuudesta, että 0,1 M etikkaliuos ([H+] = 0,001 M = 1 × 10−3 M) on happamampi kuin tislattu vesi ([H+] = 1 × 10). −7 M). 0,1 M etikkahappoliuoksen (pH = 3) pH on kuitenkin alhaisempi kuin tislatun veden (pH = 7). Joten mitä happamampi liuos, sitä pienempi pH-arvo. Päinvastoin, mitä alkalisempi liuos, sitä suurempi pH-arvo.

Happoemäksen ilmaisin

Kuten keskustelun alussa kuvattiin johdannossa, muinaisina aikoina ennen happo-emäs-teorian käyttöönottoa ihmiset erottivat hapot ja emäkset maistelemalla niitä.

Mutta tällä hetkellä eri indikaattoreiden tiedetään erottavan hapot ja emäkset. Sen lisäksi, että indikaattorit ovat turvallinen ja käytännöllinen menetelmä, ne voivat myös tarjota merkityksellisempiä tuloksia.

lakmuspaperi

Yksi usein käytetty indikaattori on lakmuspaperi. Lakmuspaperia on kahta tyyppiä, nimittäin sininen lakmuspaperi ja punainen lakmuspaperi.

Punainen lakmuspaperi muuttuu siniseksi joutuessaan alttiiksi emäkselle, mutta jos se altistuu hapolle tai neutraalille aineelle, se ei muuta väriä.

Sininen lakmuspaperi muuttuu punaiseksi joutuessaan alttiiksi hapoille, mutta jos se altistuu emäksille tai neutraaleille aineille, se ei muuta väriä.

Yleisilmaisin

Lakmuspaperilla voidaan verrata vain happoa tai emästä sisältävää ainetta, jolloin indikaattoripaperi kehitetään uudelleen.

Yleisindikaattoripaperi pystyy osoittamaan aineen happamuuden ja emäksisyystason.

Vertaamalla jokaisesta testatusta aineesta saatuja värejä standardipaperiin yleisindikaattoreilla, voimme määrittää aineen happamuustason.

Ratkaisun ilmaisin

Esimerkkejä tämän liuoksen indikaattoreista ovat metyylipunainen, metyylioranssi, bromotymolinsininen ja useat muut liuokset. Tämä indikaattori toimii täsmälleen samalla tavalla kuin lakmuspaperi, tämä liuos muuttaa väriä, jos se altistuu hapoille tai emäksille.

Näin ollen arvostelu alkaen Tietoja osoitteesta know.co.id noin Happoemäsliuos, Toivottavasti siitä on hyötyä.