Introduction Chemistry-1st Canadian Edition

luvussa 3 ”atomit, molekyylit ja ionit” kohdassa 3.5 ”hapot” määrittelimme hapon ioniyhdisteeksi, joka sisältää kationina H+: n. Tämä on hieman virheellistä, mutta ennen kuin lisäkäsitteitä kehitettiin, piti odottaa parempaa määritelmää. Nyt voimme määritellä hapon uudelleen: happo on mikä tahansa yhdiste, joka lisää vetyionin (H+) määrää vesiliuoksessa. Hapon kemiallinen vastakohta on emäs. Emästä vastaava määritelmä on, että emäs on yhdiste, joka lisää hydroksidi− ionin (OH -) määrää vesiliuoksessa. Nämä alkuperäiset määritelmät esitti Arrhenius (sama henkilö, joka ehdotti ionidissosiaatiota) vuonna 1884, joten niitä kutsutaan Arrheniuksen hapon ja emäksen määritelmiksi.

voi tunnistaa, että vetyatomin kuvauksen perusteella h+ – ioni on vetyatomi, joka on menettänyt yksinäisen elektroninsa; toisin sanoen H+ on yksinkertaisesti protoni. Liikkuuko meillä todella paljaita protoneja vesiliuoksessa? Ei. Todennäköisempää on, että H+ – ioni on kiinnittynyt yhteen (tai useampaan) vesimolekyyliin. Tätä kemiallisesti edustamaan määritellään hydroniumioni H3O+(aq), vesimolekyyli, johon on kiinnittynyt ylimääräinen vetyioni. kuten H3O+, joka edustaa vesimolekyyliin kiinnittynyttä lisäprotonia. Hydroniumionia käytetään loogisemmin siten, että vetyioni esiintyy vesiliuoksessa, vaikka monissa kemiallisissa reaktioissa H+ ja H3O+ käsitellään samanarvoisesti.

hapon ja emäksen reaktiota kutsutaan neutralisaatioreaktioksi. Vaikka hapoilla ja emäksillä on omat ainutlaatuiset kemiansa, happo ja emäs kumoavat toistensa kemian ja tuottavat melko vaaratonta ainetta—vettä. Itse asiassa yleinen hapon ja emäksen välinen reaktio on

happo + emäs → vesi + suola

, jossa termiä suola käytetään yleensä määrittelemään mikä tahansa (liukoinen tai liukenematon) ioniyhdiste, joka muodostuu hapon ja emäksen välisessä reaktiossa. (Kemiassa sana suola viittaa muuhunkin kuin pelkkään pöytäsuolaan.) Esimerkiksi HCl: n(aq) ja KOH: n(AQ) välisen reaktion tasapainoinen kemiallinen yhtälö on

HCl(aq) + KOH(aq) → H2O(ℓ) + KCl(aq)

, jossa suola on KCl. Laskemalla kunkin alkuaineen atomien määrän huomaamme, että tuotteena muodostuu vain yksi vesimolekyyli. HCl: n(aq) ja Mg(OH)2(aq) välisessä reaktiossa tarvitaan kuitenkin lisää HCl: n ja H2O: n molekyylejä tasapainottamaan kemiallista yhtälöä:

2 HCl(aq) + Mg(OH)2(aq) → 2 H2O(ℓ) + MgCl2(aq)

tässä suola on MgCl2. (Tämä on yksi useista reaktioista, jotka tapahtuvat, kun erästä antasidia—emäkseä—käytetään mahahapon hoitoon.)

Neutralointireaktiot ovat yksi kemiallisen reaktion tyyppi, joka etenee, vaikka yksi reaktantti ei olisi vesifaasissa. Esimerkiksi HCl: n(aq) ja Fe(OH)3(s) välinen kemiallinen reaktio etenee edelleen yhtälön

3 HCl(aq) + Fe(OH)3(S) → 3 H2O(ℓ) + fecl3(aq)

vaikka Fe(OH)3 ei liukene. Kun tajuaa, että Fe(OH)3 (s) On ruosteen komponentti, tämä selittää, miksi jotkin ruostetahrojen puhdistusliuokset sisältävät happoja—neutralointireaktio tuottaa tuotteita, jotka liukenevat ja huuhtoutuvat pois. (Peseminen hapoilla, kuten HCl, on yksi tapa poistaa ruoste ja ruostetahrat, mutta HCl: ää on käytettävä varoen!)

neutralisaatioreaktioiden täydelliset ja net-ioniset reaktiot riippuvat siitä, liukenevatko reagoivat aineet ja tuotteet, vaikka happo ja emäs reagoisivat. Esimerkiksi HCl: n(aq) ja NaOH: n(Aq) reaktiossa

HCl(aq) + NaOH(aq) → H2o(ℓ) + NaCl(aq)

täydellinen ionireaktio on

h+(aq) + Cl−(aq) + Na+(aq) + OH−(aq) → H2O(ℓ) + Na+(aq) + Cl−(aq)

Na+(aq) ja cl−(aq)−ionit ovat spectator-ioneja, joten voimme poistaa ne, jotta

h+(aq) + OH – (aq) → H2o(ℓ)

netto-ioniyhtälönä. Jos haluaisimme kirjoittaa tämän hydroniumionin, H3O+(aq), kirjoittaisimme sen muotoon

H3O+(aq) + OH−(aq) → 2H2O(ℓ)

lukuun ottamatta ylimääräisen vesimolekyylin käyttöönottoa, nämä kaksi netto-ioniyhtälöä ovat ekvivalentteja.

HCl: n(aq) ja Cr(OH) 2 (s) väliselle reaktiolle, koska Kromi (II) hydroksidi on liukenematonta, sitä ei kuitenkaan voida erottaa ioneiksi täydelliselle ioniyhtälölle:

2 H+(aq) + 2 Cl−(aq) + CR(OH)2(s) → 2 H2O (ℓ) + Cr2+(aq) + 2 Cl−(aq)

kloridi-ionit ovat tässä ainoat katsoja-ionit, joten netto-ioniyhtälö on

2 H+(aq) + CR(OH)2 (S) → 2 H2O(ℓ) + Cr2+(aq)