Wikipedia

Ero sivun ”Happamuus” versioiden välillä

Selaa historiaa interaktiivisesti
[katsottu versio][katsottu versio]
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
Hartz (keskustelu | muokkaukset)
seulojat
37 257 muokkausta
fix määritelmä per keskustelusivu
kh (mm. joko hipsut tai kursiivi; ei kahta huomiomerkintää) + w
Rivi 35:
| [[Veri]] ||bgcolor=#009966| <center>7,34–7,45
|-
| Meri[[vesiMerivesi]] ||bgcolor=#006699| <center><font color=#FFFFFF>8,0
|-
| Käsi[[saippuaSaippua|Käsisaippua]] ||bgcolor=blue| <center><font color=#FFFFFF>9,0–10,0
|-
| [[Ammoniakki]] ||bgcolor=blue| <center><font color=#FFFFFF>11,5
|-
| Pyykin[[pesuainePyykinpesuaine]] ||bgcolor=#0000CC| <center><font color=#FFFFFF>12,5
|-
| [[Natriumhydroksidi|Lipeä]] (NaOH) ||bgcolor=#000099| <center><font color=#FFFFFF>13,5
|}
'''Happamuus''' tarkoittaa positiivisten [[vetyvetyioni]]ionienen (H<sup>+</sup>) ([[protoni#Protoni kemiassa|protonien]]) [[Aktiivisuus|aktiivisuutta]] [[liuos|liuoksessa]]. Kun liuenneesta aineesta irtoaa vetyioneja ja ne tarttuvat liuoksen [[Vesimolekyyli|vesimolekyyleihin]], muodostuu vesimolekyyleistä muodostuu [[Oksoniumioni|oksoniumioneita]] (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>). Kun kemiassa mainitaan vetyjen aktiivisuus, tarkoitetaan pääasiassa oksoniumionin kykyä vaikuttaa muihin reaktioihin niiden ylimääräisellä vedyllä. Vety voi kuitenkin tarttua muihinkin aineisiin, joista se sitten vaikuttaa ympäristön reaktioihin. Kun huomioidaan liuoksen kaikkien vetyionien aktiivisuus, saadaan selville vesiliuoksen happamuus. Happamuutta aiheuttavat pääasiassa [[Happo|hapot]] ja [[Emäs|emäkset]]. Hapot lisäävät vetyionien määrää liuoksessa ja emäkset vähentävät sitä. Liuoksen happamuus ilmoitetaan yleisesti [[pH]]-arvona (lue ”peehoo”).<ref name=iupac_pH/><ref name=mooli5/><ref name=zum_233/>
 
Suomalaisessa kouluopetuksessa käytetään happamuuden määrityksessä oksoniumionin [[Konsentraatio|konsentraatiota]]. Sen antama kuva hapon reaktiokyvystä liuoksissa on totuudenmukainen vain laimeissa liuoksissa. Vahvoissa liuoksissa happojen luovuttaman vedyn todellista toimintakykyä kuvaa parhaiten aktiivisuuden määritelmä. Jatko-opinnoissa käytetäänkin usein juuri aktiivisuuteen perustuvaa määritelmää.<ref name=mooli5/><ref name=pnas1/><ref name=def/><ref name=zum_233/>
Rivi 51:
== Happamuuden taustaa ==
=== Historiaa ===
Happamuus ja emäksisyys (myös ''alkalisuus'') ovat kemiassa vanhoja käsitteitä, jotka perustuivat ensiksi kemistin makuaistimukseen. Happojen ja emästen olemuksesta syntyi monia teorioita, mutta vasta ruotsalaisen [[Svante Arrhenius|Svante Arrheniuksen]] (1859–1927) käyttämä vetyionin käsite toi ilmiölle modernin näkökulman. Hänen mukaansa ”''happo”happo luovuttaa vetyioneita ja emäs hydroksidi-ioneita''”ioneita”. Arrhenius rajoitti emäkset vain [[Hydroksidi-ioni|hydroksidi-ionin]] kantaviksi [[Ioniyhdiste|ioniyhdisteiksi]]. Nykyaikaisen [[happo-emäs-teoria]]n ottivat toisistaan tietämättä käyttöönsä vuonna 1923 tanskalainen [[Johannes Brønsted]] (1879–1947) ja englantilainen [[Thomas Lowry]] (1874–1936). Nykyään Brønsted–Lowry–periaatteena tunnetussa teoriassa esitettiin, että ”''hapot”hapot ovat vetyionien (eli protonien) luovuttajia ja emäkset niiden vastaanottajia''”vastaanottajia”.<ref name=mooli5/><ref name=def/><ref name=zum_233/>
 
[[Søren Peder Lauritz Sørensen]] (1868–1939) esitti vuonna 1909, että happamuuden määrää kuvaisi oksoniumkonsentraatiota paremmin sen [[Logaritmi|logaritmin]] [[vastaluku]] eli hänen merinnöin p<sub>H</sub>. Tämä ''happamuustaso'', eli lyhyemmin myös happamuus, merkitään nykyään lyhenteellä pH.<ref name=kotus/> Merkinnän pH etukirjain ''p'' eli potenz on [[saksan kieli|saksaa]] ja tarkoittaa vahvuutta, ja kirjain ''H'' tarkoittaa vetyionia (H<sup>+</sup>). Toisinaan lyhenteen sanotaan tulevan [[latina]]n sanoista ''pondus hydrogenii'' eli ''vedyn potentiaali''.<ref name=kotus /><ref name=def/><ref name=zum_233/>
 
=== Happo-emäsreaktiot ===
[[Tiedosto:Autoionizacion-agua.gif|thumb|[[Autoprotolyysi]] kahden vesimolekyylin välillä.]]
[[Tiedosto:Autoionizacion-agua.gif|thumb|[[Autoprotolyysi]] kahden vesimolekyylin välillä.]]Happo-emäs-reaktiossa happo luovuttaa emäkselle vetyionin, mikä on happo-emäs-reaktioiden perusajatus. Reaktioihin osallituviaosallistuvia aineita kutsutaan [[protolyytti|protolyyteiksi]] ja itse reaktiota [[protolyysi]]ksi. Kun veteen liuotetaan esimerkiksi [[Rikkihappo|rikkihappoa]] (H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>), irtoaa rikkihaposta irtoaa kaksi vetyionia, jotka tarttuvat kahteen vesimolekyylliin muodostaen niistä oksoniumionit. Tässä reaktiossaReaktiossa rikkihappo on luovuttava happo ja vesi vastaanottava emäs. Koska rikkihappo [[protolysoituminen|protolysoituu]] kokonaan veteen, kutsutaan rikkihappoa [[vahva happo|vahvaksi hapoksi]]. Ne hapot, jotka protolysoituvat vain osittain veteen, ovat [[heikko happo|heikkoja happoja]]. Happo voi luovuttaa yhden vedyn, jolloin se on yksiarvoinen- eli [[monoproottinen happo]], tai useita vetyjä, joilloin se on kaksi- tai kolme- tai moniarvoinen eli [[polyproottinen happo]].<ref name=mooli5/><ref name=zum_233/><ref name=zum_254/>
 
Myös emästen ja happojen [[Suola|suolat]] liukenevat veteen ja niiden ionit riistävät vedeltä vetyioneita ja toisaalta voivat itse luovuttaa vetyioneita. Tällaisten suolojen vesiluiokset ovat silloin happamia tai emäksisiä.<ref name=mooli5_2/><ref name=zum_263/>
Rivi 65 ⟶ 66:
 
=== Happamuuden määritelmä ===
Alkuperäinen moderni happamuus määriteltiin oksoniumionin pitoisuutena eli sen konsentraationa[[konsentraatio]]na. Vahvan hapon tapauksessa oletetaan, että veteen tiputettu happo protolysoituu kokonaan. Happamuus on vahvan hapon tapauksessa oksoniumin konsentraatio, joka on sama kuin hapon alkukonsentraatio. Heikon hapon muodostaman oksoniumionin konsentraatio ei ole sama kuin veteen lisätyn hapon alkukonsentraatio, koska protolyysi tapahtuu vain osittain. Tällaisten tasapainoreaktioiden hajoamisaste tulee tietää, jotta happamuus voidaan määrittää. Emäksisyyden määritelmässä tarkkaillaan vastaavassa hydroksidi-ionien konsentraatiota.<ref name=mooli5/>
 
Jos litraan vettä tiputetaan pieni määrä [[Etikkahappo|etikkahappoa]] (CH<sub>3</sub>COOH, heikko happo), jonka konsentraatioksi tulee 0,1 mol/l, protolysoituu siitä [H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>] = 1,3·10<sup>-3</sup> mol/l suuruinen oksoniumin konsentraatio. Tämä on liuoksen happamuuden määrä, joka muutetaan nykyään pH-asteikolla arvoksi pH 2,90. Jos puhtaaseen veteen lisätään etikkahappoa niin paljon, että sen konsentraatio on 0,05 mol/l, tulee happamuudeksi [H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>] = 9,4·10<sup>-4</sup> mol/l eli pH 3,00.<ref name=mooli5/>
Rivi 83 ⟶ 84:
:<math>\mbox{pH} = -\log_{10} a_{ \rm H^+ } \approx -\log_{10} [H_3O^+].</math> <ref name=iupac_pH/><ref name=iupac_a/><ref name=def/><ref name=zum_239/>
 
pH-arvo on siis aktiivisuuden [[kymmenkantainen logaritmi|kymmen­kantaisen logaritmin]] vastaluku, joka noudattaa [[logaritminen asteikko|logaritmista asteikkoa]]. Kun pH-arvo kasvaa yhdellä yksiköllä, on aktiivisuus pienentynytpienenee kymmenysosaansa. Ottamalla logaritmista vastaluku, muuttuu pH-arvo positiiviseksi. Siitä huolimatta erittäin väkeviksi tehdyt vahvat hapot saattavat saada negatiivisia pH-arvoja. Happamuustaso on yleensä väliltä −2…14, mutta voi erittäin happamilla tai emäksisillä liuoksilla olla näiden rajojen ulkopuolellakin. Ylläolevassa värikkäässä taulukossa on eräitä arkipäivän aineiden pH-arvoja vesiliuoksessa.<ref name=iupac_pH/><ref name=iupac_a/>
 
Vedessä tapahtuu aina autoprotolyysi vesimolekyylien kesken ja veden oksoniumionin konsentraatio riippuu sen lämpötilasta. Sen konsentraatio 25 °C:n lämpötilassa on noin 1,004·10<sup>-7</sup> mol/l eli sen pH-arvo on 7,0. Tämä on puhtaan veden normaali pH-arvo, joka on myös neutraalin liuoksen pH-arvo.<ref name=mooli5/><ref name=zum_239/>
Rivi 155 ⟶ 156:
== Määrittäminen ja mittaaminen ==
=== Happamuuden neutraloiminen titraamalla ===
[[Tiedosto:School level titration demonstration.jpg|thumb|Oppilaat [[neutralointi|neutraloivat]] happoa [[titraus|titraamalla]] sitä [[lipeä]]llä. Violetti väri johtuu [[fenoliftaleiini]]n värimuutoksessa emäksen vuoksi.]]
Hapon neutraloiminen tarkoitti alkujaan emäksen lisäämistä liuokseen niin, ettei se enää maistunut happamalle. Koska emäksisyys voidaan vastaavasti neutraloida lisäämällä liuokseen happoa, olivat happo-emäs-parit toistensa neutraloijia. Happamuuden määrittelyssä käytetään konsentraatioltaan tunnettua neutraloivaa emästä neutralomaan tuntematonta hapanta liuosta. [[Happo-emästitraus|Titrauksen]] tuloksena selviää happaman aineen konsentraatio ja sen pH-arvo, joka voidaan laskea happoliuoksen nestemäärästä ja konsentraatioltaan tunnetun emäksen määrästä.<ref name=titr/><ref name=mooli5_2/>
 
=== pH-indikaattori ===
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/wiki/Happamuus”