Avainero – happamuus vs emäksisyys
Yhdisteiden happamuus ja emäksisyys ovat merkkejä pH:sta. Väliaineen happamuuden aiheuttavat happamat yhdisteet, jotka voivat vapauttaa vetyioneja (H+), mikä johtaa alhaiseen pH-arvoon kyseisessä väliaineessa. Väliaineen emäksisyys johtuu emäksisistä yhdisteistä, jotka voivat vapauttaa hydroksidi-ioneja (OH–), jolloin väliaineen pH on korkea. avainero happamuuden ja emäksisyyden välillä on se, että happamuus aiheuttaa alhaisen pH:n, kun taas emäksisyys aiheuttaa korkean pH:n vesipitoisessa väliaineessa.
Mikä on happamuus?
Happamuus on aineiden happotaso. Vetyionien pitoisuus (H+) on tärkein happamuuden tunnistamiseen käytetty parametri. Vetyionipitoisuus ilmaistaan pH-arvona. pH on vetyionipitoisuuden negatiivinen logaritmi. Näin ollen korkeampi vetyionipitoisuus, alhaisempi pH. Matala pH-arvo tarkoittaa suurempaa happamuutta.
Aineiden happamuuden mukaan happoja on kahta tyyppiä, vahvoja happoja ja heikkoja happoja. Vahvat hapot aiheuttavat korkeamman happamuuden vesipitoisessa väliaineessa, kun taas heikot hapot johtavat alhaiseen happamuuteen. Vahvat hapot voivat dissosioitua täysin ioneiksi vapauttaen kaikki mahdolliset vetyionit (H+). Sitä vastoin heikko happo dissosioituu osittain ja vapauttaa vain joitain vetyioneja. Hapot voidaan myös luokitella monoproottisiksi hapoiksi ja polyproottisiksi hapoiksi; monoproottiset hapot vapauttavat yhden vetyionin molekyyliä kohti, kun taas polyproottiset hapot vapauttavat enemmän vetyioneja molekyyliä kohti.
Happojen happamuus määräytyy hapon pKa:n mukaan. pKa on Ka:n negatiivinen logaritmi. Ka on liuoksen happodissosiaatiovakio. Se on liuoksessa olevan hapon vahvuuden (tai happamuuden) kvantitatiivinen mittaus. Mitä pienempi pKa, sitä vahvempi happo on. Mitä korkeampi pKa, sitä heikompi happo on.
Kuva 01: Sitruunamehulla on korkea happamuus
Kemiallisten alkuaineiden happamuuden jaksolliset trendit riippuvat periaatteessa niiden elektronegatiivisuusarvoista. Kemiallisten alkuaineiden elektronegatiivisuus kasvaa jakson vasemm alta oikealle. Jos atomin elektronegatiivisuus on suurempi, se voi stabiloida siinä olevan negatiivisen atomin erittäin helposti, koska sillä on suurempi affiniteetti elektroneihin. Siksi suuriin elektronegatiivisiin atomeihin liittyvät vety-ionit vapautuvat helposti kuin matalat elektronegatiiviset atomit, mikä johtaa korkeampaan happamuuteen. Kun ryhmä laskee jaksollisessa taulukossa, happamuus kasvaa. Tämä johtuu siitä, että atomien koko kasvaa ryhmässä alaspäin. Suuret atomit voivat stabiloida niihin kohdistuvia negatiivisia varauksia (varausjakauman avulla); näin ollen suureen atomiin liittyvä vetyioni voi helposti vapautua.
Mikä on Basicity?
Aineen emäksisyys on emäksellä korvattavissa olevien vetyatomien lukumäärä tietyssä hapossa. Toisin sanoen yhdisteen emäksisyys on niiden vetyionien lukumäärä, jotka voivat reagoida täydellisesti emäksen vapauttamien hydroksidi-ionien kanssa.
Kuva 02: Hydroksidi-ionin kemiallinen rakenne
Tekijät, jotka voivat vaikuttaa yhdisteen emäksisyyteen, on lueteltu alla.
- Elektronegatiivisuus
- atomisäde
- Viralliset maksut
Atomin elektronegatiivisuus viittaa sen affiniteettiin elektroneja kohtaan. Atomi, jolla on korkea elektronegatiivisuus, voi vetää puoleensa elektroneja verrattuna pieniin elektronegatiivisiin atomeihin. Mitä suurempi elektronegatiivisuus, sitä pienempi emäksisyys. Hydroksidi-ionin vapauttamiseksi happiatomin tulee vetää sidoselektroneja happiatomin ja muun molekyylin välillä kokonaan (hydroksidiryhmän happiatomin tulisi olla elektronegatiivisempi kuin toisen atomin, johon se on sitoutunut). Esimerkki: jos ROH:n emäksisyys on korkea, R:n elektronegatiivisuus on pienempi kuin happiatomin.
Kuva 03: Saippuat ovat heikkoja emäksiä, jotka muodostuvat rasvahappojen reaktiossa natriumhydroksidin tai kaliumhydroksidin kanssa.
Atomisen säde on toinen tekijä, joka vaikuttaa yhdisteen emäksisyyteen. Jos atomin säde on pieni, kyseisen atomin elektronitiheys on korkea. Näin ollen hydroksidi-ioni voidaan vapauttaa helposti. Silloin yhdisteen emäksisyys on suhteellisen korkea.
Muodolliset varaukset ovat yleensä joko positiivisia tai negatiivisia varauksia. Positiivinen muodollinen varaus osoittaa pienempää elektronitiheyttä. Siksi hydroksidi-ioni ei voi vetää sidoselektroneja täysin puoleensa. Silloin sitä ei voida helposti vapauttaa (hydroksidi-ioni), mikä osoittaa alhaisemman emäksisyyden. Sitä vastoin negatiivinen muodollinen varaus aiheuttaa korkeamman emäksisyyden.
Mitä eroa happamuudella ja emäksisyydellä on?
Happamuus vs emäksisyys |
|
| Happamuus on aineiden happotaso. | Emäksisyys viittaa emäksen tilaan, joka voi vapauttaa hydroksidi-ioneja (OH-). |
| pH | |
| Happamuus aiheuttaa matalan pH:n vesipitoisissa väliaineissa. | Emäksisyys aiheuttaa korkean pH:n vesipitoisissa väliaineissa. |
| Ionit | |
| Happamuus osoittaa vetyionien suurta pitoisuutta väliaineessa. | Emäksisyys osoittaa hydroksidi-ionien suurta pitoisuutta väliaineessa. |
| Jaksottaiset trendit | |
| Happamuus lisääntyy jaksoittain vasemm alta oikealle ja ryhmän alas. | Emäys vähenee vasemm alta oikealle pisteen ja alas ryhmän. |
| Elektronegatiivisuuden vaikutus | |
| Happamuus on korkea, jos (sen atomin, johon vetyatomi on sitoutunut) elektronegatiivisuus on korkea. | Emäksisyys on korkea, jos elektronegatiivisuus (sen atomin, johon hydroksidi-ionin happiatomi on sitoutunut) on pieni. |
Yhteenveto – Happamuus vs emäksisyys
Happamuus ja emäksisyys ovat kaksi kemian perustermiä. Happamuus johtuu happamista yhdisteistä. Emäksisyys johtuu emäksisistä yhdisteistä. avainero happamuuden ja emäksisyyden välillä on se, että happamuus aiheuttaa alhaisen pH:n, kun taas emäksisyys aiheuttaa korkean pH:n vesipitoisessa väliaineessa.
