Happed on keemilised ained, mis annetavad lahustes vesiniku ioone või prootoneid. Kindla happe poolt eraldatavate prootonite arv määrab tegelikult happe tugevuse - olgu see tugev või nõrk hape. Hapete tugevuse mõistmiseks tuleb võrrelda nende kalduvust annetada prootoneid sarnasele alusele (enamasti veele). Tugevust tähistab number, mida nimetatakse pKA.

Mis on tugev hape?

Hapet peetakse tugevaks, kui see lahustub või ioniseerub lahuses täielikult. See tähendab, et see on lahuses segamisel võimeline andma kõige rohkem H + ioone või prootoneid. Need ioonid on laetud osakesed. Kuna tugev hape annetab lagunemisel või ioniseerimisel suuremat arvu ioone, tähendab see, et tugev hape on elektrienergiajuht.

Kui hape seguneb H2O-ga, kantakse prooton (H + ioon) H2O molekuli, et saada H3O + (hüdroksooniumiioon) ja aioon, mille baasil hape on seotud.

Üldise stsenaariumi korral

Selliseid keemilisi reaktsioone saab austada, kuid mõnel juhul eraldab hape H + iooni üsna hõlpsalt ja reaktsioon näib olevat ühesuunaline. Ja hape on täielikult dissotsieerunud.

Näiteks kui vesinikkloriid lahustub H2O-s, moodustades HCl, juhtub pöördreaktsioonist nii vähe, et võime kirjutada:

Korraga toimub sada protsenti virtuaalne reaktsioon, kus vesinikkloriid näitab reaktsiooni H3O + (hüdroksooniumiioon) ja Cl– ioonidega. Tugev hape on siin vesinikkloriid.

Mis on nõrk hape?

Hapet peetakse nõrgaks, kui see ioniseerub osaliselt või mitte, eraldades lahusesse ainult osa vesinikuaatomitest. Seega on see prootonite eraldamiseks tugeva happega võrreldes vähem võimeline. Nõrkadel hapetel on kõrgem pKa kui tugevatel hapetel.

Etaanhape on nõrga happe hea näide. See näitab reaktsiooni H2O-ga H3O + (hüdroksooniumiioonide) ja CH3COOH (etanoaatioonide) saamiseks, kuid vastupidine reaktsioon näitab rohkem edu kui edasine. Molekulid reageerivad happe ja H2O leevendamiseks üsna hõlpsalt.

Korraga on ainult umbes üks protsent CH3COOH happemolekulidest muundatud ioonideks. Mis üle jääb, on lihtsad äädikhappe (süstemaatiliselt nimetatakse etaanhappeks) molekulid.

Tugeva ja nõrga happe erinevus

  1. Definitsioon

Tugev hape

Tugev hape on hape, mis ioniseerub vesilahuses täielikult. Tugev hape kaotab H2O-s lahustumisel alati prootoni (A H +). Teisisõnu - tugev hape on alati varvastel ja prootonite eraldamisel üsna tõhus.

Nõrk hape

Nõrk hape on see, mis ioniseerib lahuses osaliselt. See eraldab lahusesse vaid vähesed vesinikuaatomid. Seega on see vähem võimeline kui tugev hape.

  1. Elektrijuhtivus

Tugev hape

Tugevad happed näitavad alati head juhtivust. Tugevad happed läbivad tavaliselt suuremat voolu, võrreldes nõrkade hapetega sama pinge ja kontsentratsiooni korral.

Nõrk hape

Nõrkadel hapetel on madal juhtivus. Need on halvad juhid ja voolu läbimise väärtus on madal

  1. Reaktsiooni kiirus

Tugev hape

Tugevates hapetes on reaktsioonikiirus kiirem

Nõrk hape

Nõrkade hapete korral on reaktsiooni kiirus aeglasem

  1. Näited

Tugev hape

Vesinikkloriidhape (HCl), lämmastikhape (HNO3), perkloorhape (HClO4), väävelhape (H2SO4), vesinikjodiidhape (HI), vesinikbromiidhape (HBr), kloorhape (HClO3).

Nõrk hape

Väävelhape (H2SO3), äädikhape (CH3COOH), fosforhape (H3PO4), bensoehape (C6H5COOH), vesinikfluoriidhape (HF), sipelghape (HCOOH), lämmastikhape (HNO2).

  1. pH

Tugev hape

Tugevas happes on pH madalam kui üldiselt 3. Tugevatel hapetel on väga suur H + ioonide kontsentratsioon (happe, mille pH on 3, vesinikuioonide liitri kohta on 0,001 mooli liitri kohta).

Nõrk hape

Nõrga happe pH on vahemikus 3-7.

  1. PKa väärtus

Tugev hape

Tugevas happes on pKa väärtus üsna madal.

Nõrk hape

Nõrga happe korral on pKa väärtus üsna kõrge.

  1. Dissotsiatsioon

Tugev hape

HCl (g) + H2O (l) ≈ H3O + (vesilahus) + Cl− (vesilahus)

Nõrk hape

CH3COOH (l) + H2O (l) ≈ H3O + (vesilahus) + CH3COO− (vesilahus)

Tugeva happe Vs kokkuvõte Nõrk hape

Allpool on kokku võetud tugevate ja nõrkade hapete erinevused: Võrdlusdiagramm

Viited

  • Kelly, R. M., ja Akaygun, S. (2016). Ülevaade sellest, kuidas õpilased õpivad erinevusi nõrga happe ja tugeva happe vahel koomiksijuhenditest, kus kasutatakse visualiseerimisi. Journal of Chemical Education, 93 (6), 1010-1019.
  • Ring, T., & Kellum, J. A. (2016). Tugevad seosed happe-aluse keemias - prootonite modelleerimine, tuginedes tugevate ioonide ennustatavale kontsentratsioonile, nõrkade happeliste kontsentratsioonide koguarvule ja pCO2-le. PloS üks, 11 (9), e0162872.
  • Kujutise krediit: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Weak_acid_pfe.png
  • Kujutise krediit: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/71/Weak_acid_speciation.png