Hapot ovat kemiallisia aineita, jotka luovuttavat vetyioneja tai protoneja, kun niitä sekoitetaan liuoksiin. Tietyn hapon luovuttamien protonien määrä itse asiassa määrittää hapon vahvuuden – onko se vahva vai heikko happo. Happojen vahvuuden ymmärtämiseksi on verrattava niiden taipumusta luovuttaa protoneja samankaltaiselle emäkselle (useimmiten vedelle). Vahvuutta merkitään luvulla, jota kutsutaan pKA:ksi.

Mikä on vahva happo?

Hapon sanotaan olevan vahva, jos se dissosioituu tai ionisoituu liuoksessa kokonaan. Tämä tarkoittaa, että se pystyy antamaan suurimman määrän H+-ioneja tai protoneja, kun se sekoittuu liuokseen. Nämä ionit ovat varattuja hiukkasia. Koska vahva happo luovuttaa suuremman määrän ioneja hajotessaan tai ionisoituessaan, se tarkoittaa, että vahva happo johtaa sähköä.

Kun happo sekoittuu H2O:hon, protoni (H+-ioni) kulkeutuu H2O-molekyyliin ja synnyttää H3O+:n (hydroksoniumionin) ja -ionin sen mukaan, mikä happo on aluksi kyseessä.

Yleisesti

Tällaisia kemiallisia reaktioita voidaan kunnioittaa, mutta harvoissa tapauksissa happo luovuttaa H+-ionin melko helposti ja reaktio näyttää olevan yksisuuntainen. Ja happo on täysin dissosioitunut.

Esimerkiksi, kun vetykloridi liukenee H2O:han muodostaen HCl:n, tapahtuu niin vähän käänteisreaktiota, että voidaan kirjoittaa:

Kertaalleen tapahtuu sataprosenttisesti virtuaalireaktio, jossa vetykloridi osoittaa reaktiota H3O+:n (hydroksoniumionin) ja Cl-ionien kanssa. Tällöin vahva happo on vetykloridi.

Mikä on heikko happo?

Hapon sanotaan olevan heikko, jos se ionisoituu osittain tai epätäydellisesti luovuttaen vain osan vetyatomeistaan liuokseen. Näin ollen se kykenee vahvaan happoon verrattuna heikommin luovuttamaan protoneja. Heikkojen happojen pKa on korkeampi kuin vahvojen happojen.

Etanohappo on hyvä esimerkki heikosta haposta. Se reagoi H2O:n kanssa tuottaen H3O+ (hydroksoniumioneja) ja CH3COOH:ta (etanoaatti-ioneja), mutta käänteisreaktio onnistuu paremmin kuin etenemisreaktio. Molekyylit reagoivat melko helposti hapon ja H2O:n amelioksi.

Kerrallaan vain noin yksi prosentti CH3COOH-hapon molekyyleistä osoittaa muuntumista ioneiksi. Jäljelle jäävät yksinkertaiset etikkahappomolekyylit (systemaattisesti etanohappo).

Vahvan hapon ja heikon hapon ero

1. Määritelmä

Vahva happo

Vahva happo on happo, joka ionisoituu kokonaan vesiliuoksessa. Vahva happo menettää aina protonin (A H+) liuetessaan H2O:hon. Toisin sanoen vahva happo on aina varpaillaan ja luovuttaa varsin tehokkaasti protoneja.

heikko happo

Heikko happo on happo, joka ionisoituu osittain liuoksessa. Se luovuttaa vain muutamia vetyatomejaan liuokseen. Näin ollen se on vähemmän kyvykäs kuin vahva happo.

1. Sähkönjohtavuus

Vahva happo

Vahvat hapot osoittavat aina vahvaa johtavuutta. Vahvat hapot läpäisevät yleensä enemmän virtaa kuin heikot hapot samalla jännitteellä ja pitoisuudella.

Heikko happo

Heikoilla hapoilla on alhainen sähkönjohtavuus. Ne ovat huonoja johtimia, ja niiden virran läpäisyarvo on alhainen

1. reaktionopeus

Vahva happo

Reaktionopeus on nopeampi, kun vahvat hapot

heikko happo

reaktionopeus on hitaampi heikoissa hapoissa

1. Esimerkkejä

Vahva happo

Kloorivetyhappo (HCl), Typpihappo (HNO3), Perkloorihappo (HClO4), Rikkihappo (H2SO4), Jodivetyhappo (HI), Bromivetyhappo (HBr), Kloorihappo (HClO3).

Heikko happo

Rikkihappo (H2SO3), Etikkahappo (CH3COOH), Fosforihappo (H3PO4), Bentsoehappo (C6H5COOH), Fluorivetyhappo (HF), Muurahaishappo (HCOOH), Typpihappo (HNO2).

1. pH

Vahva happo

Vahvassa hapossa pH on pienempi kuin, yleensä 3. Vahvoissa hapoissa on hyvin suuri H+-ionien pitoisuus (hapossa, jonka pH on 3, on 0,001 moolia litrassa vetyioneja).

Heikko happo

Heikon hapon pH on välillä 3-7.

1. PKa:n arvo

Vahva happo

Vahvassa hapossa pKa:n arvo on melko alhainen.

Heikko happo

Heikossa hapossa pKa:n arvo on melko korkea.

1. Dissosiaatio

Kova happo

HCl(g) + H2O(l) ≈ H3O+(aq) + Cl-(aq)

Heikko happo

CH3COOH(l) + H2O(l) ≈ H3O+(aq) + CH3COO-(aq)

Yhteenveto Vahva happo Vs. Heikko happo

Vahvojen ja heikkojen happojen väliset erot on tiivistetty alla: Vertailutaulukko