Hapoista ja emäksistä

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Hapoista ja emäksistä semmoista, että happo on se joka luovuttaa protonin toiselle molekyylille ja emäs on se, joka ottaa sen vastaan. Näin protolyysissä syntyy happoa sekä emästä, eli kokonaisuudessaanhan liuos on neutraali, koska kumpiakin on yhtä paljon?

Miten kuitenkin esim. vetykloridia ja vettä sekoitettaessa syntyy liuosta jolla on happamat ominaisuudet? Vetykloridi happona luovuttaa veden toiselle vapaalle elektroniparille yhden vedyn protonin ja vesi toimii siis silloin emäksenä ottaessaan sen vastaan. Taas kumpaakin tuotetta on yhtä paljon, mutta silti liuos on hapan? Happamaksihan sen tekee syntyvä oksoniumioni H3O+, joka onkin nyt happo, mutta miksi kloridi-ioni Cl- ei vaikuta, vaan liuos on hapan eikä neutraali? Tai miksi se ei ole emäksinen, koska onhan siinä –ioneja?

Mitä en ymmärrä?

Tattis

Sivut

Kommentit (16)

Vierailija

EN ole varma mitä tarkoitat ja siitä kun luin niitä näitä
kemiasta on aikaa, mutta eihän se anioni happamuuteen
vaikuta, vain vetyionikonsentraatio ( mol / l ), jonka
negatiivinen logaritmi liuoksen pH on ?

Vierailija
Tamu
Hapoista ja emäksistä semmoista, että happo on se joka luovuttaa protonin toiselle molekyylille ja emäs on se, joka ottaa sen vastaan. Näin protolyysissä syntyy happoa sekä emästä, eli kokonaisuudessaanhan liuos on neutraali, koska kumpiakin on yhtä paljon?

Ei aivan. Hapon protolysoituessa (vesiliuoksessa) syntyy oksoniumioneja ja happoa vastaavaa emästä, joka on sitä heikompi, mitä voimakkaampaa happo oli. Esimerkiksi Cl- -ioni on erittäin heikko emäs. Sama pätee tietenkin toisinkin päin (OH- -ioni on vahva emäs, ja sen vastinhappo (H2O) on heikko happo).

Vierailija

Okei: eli protolyysissä protolyyteistä syntyvät ionit ovat eri vahvusia, joten toinen vaikuttaa enemmän siihen onko liuoksella happamat vai emäksiset ominaisuudet (riippuen tietysti siitä kumman merkkinen on vahvmpi ioni).

No mistä sitten (muuta kuin PH-testeillä jne.) voidaan päätellä kahden eri aineen sekoittuessa, tuleva liuoksen PH? Eli mistä teoriassa voi päätellä kumpi on vahvempi? Miksi Cl- ioni ei pysty yhtä helposti ottamaan vastaan protonia kuin H3O+ ioni luovuttaa?

hmk
Seuraa 
Viestejä867
Liittynyt31.3.2005
Tamu

No mistä sitten (muuta kuin PH-testeillä jne.) voidaan päätellä kahden eri aineen sekoittuessa, tuleva liuoksen PH? Eli mistä teoriassa voi päätellä kumpi on vahvempi? Miksi Cl- ioni ei pysty yhtä helposti ottamaan vastaan protonia kuin H3O+ ioni luovuttaa?

pH:n voi päätellä aineen happovakion Ka avulla:

Ka = [H3O+][A-]/[HA],

missä [x] tarkoittaa lajikkeen x konsentraatiota tasapainossa, ja tarkastellun hapon dissosiaatioreaktio on

HA + H2O ---> A- + H3O+.

Happovakioita Ka on taulukoitu kirjallisuudessa (esim. CRC Handbook of Chemistry and Physics). Happovoimakkuutta voi arvioida syntyvän anionin (A-) stabiilisuuden perusteella. Mitä pysyvämpi anioni, sitä voimakkaampi happo. Esim. mitä isompi anioni, sitä laajemmalle alueelle negatiivinen varaus voi jakaantua, jolloin sähköinen potentiaalienergia on pieni ja anionin muodostuminen edullista. Vetyhalidien happovoimakkuudet kasvavatkin halidin koon mukana järjestyksessä

HF < HCl < HBr < HI.

Happihapoilla anionin negatiivinen varaus jakaantuu resonanssin ansiosta tasan kaikkien happien kesken, joten mitä enemmän hapossa on happea, sitä voimakkaampi happo, esim.:

HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4.

Anionin elektronegatiivisuus on myös tärkeässä asemassa (eli mitä "halukkaammin" anioni vastaanottaa elektroneja, sitä pysyvämpi se on, ja sitä voimakkaampi on vastaava happo). Esimerkiksi jaksollisen järjestelmän 2. jakson hydridien happovoimakkuuksille pätee:

CH4 < NH3 < H2O < HF.

In so far as quantum mechanics is correct, chemical questions are problems in applied mathematics. -- H. Eyring

Vierailija
Tamu
Okei: eli protolyysissä protolyyteistä syntyvät ionit ovat eri vahvusia, joten toinen vaikuttaa enemmän siihen onko liuoksella happamat vai emäksiset ominaisuudet (riippuen tietysti siitä kumman merkkinen on vahvmpi ioni).

Lähdetäänpä siitä, että liuoksen happamuuden aiheuttaa oksoniumioni, H3O+, ja liuoksen emäksisyyden aiheuttaa OH- -ioni. Jos liuoksessa on ylimäärä oksoniumioneja, on se hapan (pH < 7), jos taas liuoksessa on ylimäärä OH- -ioneja, on se emäksinen (pH > 7).

Happoja ja emäksiä on eri vahvuisia, ja vahvuudella tarkoitetaan tässä tapauksessa sitä, kuinka täydellisesti ne protolysoituvat. Vahvat hapot, kuten HCl protolysoituvat täydellisesti. Heikot hapot (esim. etikkahappo, CH3COOH) protolysoituvat vain osittain. (Niiden liuoksissa vallitsee tasapaino happomolekyylien, protolysoituneiden ionien ja oksoniumionien välillä.)

Tamu

No mistä sitten (muuta kuin PH-testeillä jne.) voidaan päätellä kahden eri aineen sekoittuessa, tuleva liuoksen PH? Eli mistä teoriassa voi päätellä kumpi on vahvempi? Miksi Cl- ioni ei pysty yhtä helposti ottamaan vastaan protonia kuin H3O+ ioni luovuttaa?

pH-laskut (osa niistä) sujuvat lyhyesti sanottuna tuolla hmk:n antamalla kaavalla. Asia on aika pitkä selittää, suosittelen tutustumaan esimerkiksi lukion kurssikirjoihin, joissa käsitellään kemiallista tasapainoa, happoja ja emäksiä, ja happo-emäs -tasapainoa. Lisäksi olisi hyvä osata stoikiometrian laskuja.

Vierailija
hmk

Anionin elektronegatiivisuus on myös tärkeässä asemassa (eli mitä "halukkaammin" anioni vastaanottaa elektroneja, sitä pysyvämpi se on, ja sitä voimakkaampi on vastaava happo).

Elektronegatiivisuus ei muuten määritelmänsä mukaan tarkoita tuota.
Elektronegatiivisuus määritellään sitoutuneen alkuaineen kyvyksi vetää puoleensa elektroneita.

hmk
Seuraa 
Viestejä867
Liittynyt31.3.2005
fdsa
hmk

Anionin elektronegatiivisuus on myös tärkeässä asemassa (eli mitä "halukkaammin" anioni vastaanottaa elektroneja, sitä pysyvämpi se on, ja sitä voimakkaampi on vastaava happo).

Elektronegatiivisuus ei muuten määritelmänsä mukaan tarkoita tuota.
Elektronegatiivisuus määritellään sitoutuneen alkuaineen kyvyksi vetää puoleensa elektroneita.

Jep, oli kieltämättä hieman huonosti sanottu. Tarkoitin, että mitä elektronegatiivisempi on protonin luovuttava atomi, sitä voimakkaampi happo (yleensä).

In so far as quantum mechanics is correct, chemical questions are problems in applied mathematics. -- H. Eyring

Vierailija
hmk
Tarkoitin, että mitä elektronegatiivisempi on protonin luovuttava atomi, sitä voimakkaampi happo (yleensä).

Osaatko antaa jotain kirjallisuusviitettä tälle? En ainakaan ihan äkkiä itse tuollaista trendiä erota.

hmk
Seuraa 
Viestejä867
Liittynyt31.3.2005
fdsa
hmk
Tarkoitin, että mitä elektronegatiivisempi on protonin luovuttava atomi, sitä voimakkaampi happo (yleensä).

Osaatko antaa jotain kirjallisuusviitettä tälle? En ainakaan ihan äkkiä itse tuollaista trendiä erota.

Johan annoin asiasta esimerkinkin 2. jakson alkuaineiden avulla. Tässä pikaisella nettisurffauksella löytynyt asiaan liittyvä pdf-dokumentti:

http://chemmac1.usc.edu/322af06pdf/chap ... a_3.10.pdf

In so far as quantum mechanics is correct, chemical questions are problems in applied mathematics. -- H. Eyring

Vierailija
fdsa
hmk
Tarkoitin, että mitä elektronegatiivisempi on protonin luovuttava atomi, sitä voimakkaampi happo (yleensä).

Osaatko antaa jotain kirjallisuusviitettä tälle? En ainakaan ihan äkkiä itse tuollaista trendiä erota.

Jos meillä on happo HA, niin happovoimakkuus tosiaan yleisesti ottaen kasvaa A:n elektronegatiivisuuden kasvaessa. Itse olen käsittänyt asian niin, että kun A:n elektronegatiivisuus kasvaa, vetää se yhteisiä sidoselektroneja enemmän puoleensa, mikä taas helpottaa protonin irtoamista. Tästä johtuisi siis happovoimakkuuden kasvu. Poikkeuksena tähän sääntöön mainittakoon nyt ainakin sitten fluori.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
kaapo
Au + HCl ---> Au + HCl

Lorauta suolahapon sekaan tuhti huikka typpihappoa ja laita isäsi kultaveistoskokoelman lippulaiva liemeen muutamaksi päiväksi, niin saat selville onko isälläsi piilevää, kriisitilanteissa esiintulevaa, taipumusta väkivaltaisuuteen lapsiaan kohtaan.

Syanidit purevat myös kultaan, mutta ovat ikävän myrkyllisiä. Vesiliuoksesta voi haihtua HCN:ää, mitä on käytetty mm. taistelukaasuna.

Vierailija

Todellisuudessahan mitään oksoniumionia ei ole olemassakaan. Ei vesi muodosta sellaista molekyyliä, jossa roikkuisi mukana vetyioni, vaan vetyioni liukenee veteen kuten muutkin kationit muodostaen ioni-dipolisidoksia vesimolekyylien kanssa. Oksoniumionia on vaan kiva käyttää vesiliuoksissa tapahtuvissa happo-emäsreaktioissa.

Oikeampi muoto reaktiolle

HCl + H2O ---> Cl- + H3O+

olisi

HCl (aq) ---> H+ (aq) + Cl- (aq)

Vierailija
Scylla
Todellisuudessahan mitään oksoniumionia ei ole olemassakaan. Ei vesi muodosta sellaista molekyyliä, jossa roikkuisi mukana vetyioni, vaan vetyioni liukenee veteen kuten muutkin kationit muodostaen ioni-dipolisidoksia vesimolekyylien kanssa. Oksoniumionia on vaan kiva käyttää vesiliuoksissa tapahtuvissa happo-emäsreaktioissa.

Eikös se mene juurikin toisinpäin: H+ on liian reaktiivinen ja liittyy vesimolekyylin vapaaseen elektronipariin muodostaen H3O+ -ioneita (joka lienee sekin yksinkertaistus, ks http://en.wikipedia.org/wiki/Hydronium#Solvation )

(Kiitokset muuten hmk:lle ja Osmondille happovoimakkuuden selvennyksestä)

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat