Hapot ja emäkset: Suolat
TAVOITE(t):
- Tunnista suolat happo-emäsreaktioiden tuotteina
- Määritä, onko vesipitoinen suolaliuos hapan, emäksinen vai neutraali
- Ymmärrä, miten pH voi vaikuttaa liukoisuuteen
Lähes minkä tahansa kotitaloustuotteen ainesosaluettelo sisältää varmasti ainakin yhden yhdisteen, jonka kemistit luokittelevat suolaksi. Vaikka saatat ajatella, että suola on valkoista rakeista, joita käytetään elintarvikkeiden maustamiseen (kemistit kutsuvat sitä natriumkloridiksi, NaCl), kemistit luokittelevat monet yhdisteet suoloiksi. Kemistien mielestä suola on mikä tahansa ioninen yhdiste, joka on voinut muodostua happo-emäsreaktiossa. Natriumkloridi sopii tähän määritelmään, koska se voisi muodostua suolahapon ja natriumhydroksidin reaktiosta:
HCl + NaOH 
NaCl + H2O
Kun mikä tahansa happo ja emäs yhdistetään, tapahtuu vaihtoreaktio 
, jolloin syntyy suola ja vettä. Tämän prosessin yleinen yhtälö on esitetty alla:
HA + BOH BA + H2O
Suolan negatiivinen ioni (A-) on hapon HA konjugoitu emäs, kun taas suolan positiivinen ioni (B+) on emäksen BOH konjugoitu happo. Riippuen hapon ja emäksen vahvuudesta, syntyvä liuos voi olla hapan, emäksinen tai neutraali.
Jos alkuperäisen hapon (HA) ja emäksen (BOH) vahvuudet tunnetaan, niiden konjugoitujen hapon ja emäksen vahvuudet voidaan määrittää, koska konjugoitujen happo-emäsparien ionisaatiovakiot liittyvät toisiinsa:
Ka x Kb = Kw = 1,0 x 10-14
Kompletoi seuraavat väittämät:
Hyvinvointia! Tämä suhde nähdään myös emästen ja niiden konjugoitujen happojen kohdalla. Jos BOH on hyvin vahva emäs, B+ on hyvin heikko happo eikä vaikuta liuoksen pH:han. Jos BOH on heikko emäs, B+ on heikko happo ja aiheuttaa liuoksen pH:n laskun. Nämä suhteet on esitetty tiivistetysti alla olevassa taulukossa:
| Esimerkki | Konjugoitu emäs | Konjugoidun emäksen vahvuus konjugoidun emäksen vahvuus |
vaikutus pH:han | |
| Kova happo | HNO3 | NO3- | Erittäin heikko | Ei mitään |
| Heikko happo | HCO2H | HCO2- | Heikko | Nousu |
| Esimerkki | Konjugoitunut happo | Konjugaattihapon vahvuus |
vaikutus pH:han | ||
| Kova emäs | KOH | . | K+ | Erittäin heikko | Ei mitään |
| Heikko emäs | NH3 | NH4+ | Heikko | Aleneminen |
Vahvaksi hapoksi luetaan happo, joka ionisoituu täydellisesti vedessä. Sen ionisaatiovakio on liian suuri mitattavaksi. Jos näin on, konjugaattiemäksen ionisaatiovakio on uskomattoman pieni (liian pieni mitattavaksi!), ja se voidaan luokitella erittäin heikoksi.
Esitettäköön, että heikon hapon ionisaatiovakio on 1,0 x 10-4. Sen konjugoidun emäksen ionisaatiovakio olisi 1,0 x 10-10. Miten luokittelisit tämän emäksen vahvuuden? Oletetaan nyt, että heikon hapon ionisaatiovakio on 1,0 x 10-11. Sen konjugaattiemäksen ionisaatiovakio olisi 1,0 x 10-3. Olisiko tämän emäksen vahvuus samassa luokittelussa kuin ensimmäisessä esimerkissä?
Muista, että emäs (ellei se ole hyvin heikko) saa aikaan liuoksen pH:n nousun.
Erittäin heikko emäs ei vaikuta liuoksen pH:han.
