7.2.1: Arrhenius Hapot ja Emäkset

Vuonna Arrheniuksen malli, happo on määritelty yhdiste, joka hajoaa, kun liuotetaan veteen tuottaa protonin (H+) ja negatiivisesti varautunut ioni (orgaaninen anioni). Itse asiassa alastomat protonit (H+) eivät kulje ympäri ratkaisua. Ne liittyvät aina ainakin yhteen ja todennäköisemmin useampaan vesimolekyyliin.,127 Yleisesti, kemistit käyttää lyhenteenä tämä tilanne, joko viitaten H+ vesiliuoksessa kuin hydronium-ioni (merkitty H3O+) tai jopa enemmän yksinkertaisesti, kuten H+, mutta älä unohda tämä on lyhyt-kädellä., Esimerkki Arrheniuksen happo reaktio on:

HCl(g) + H2O ⇄ H3O+ (aq) + Cl– (aq)

tai yksinkertaisemmin (ja aidompi kuin alkuperäinen teoria):

HCl(g) ⇄ H+ (aq) + Cl– (aq) tai HCl(aq)

Mutta tämä on oikeastaan aika outo tapa esittää todellista tilannetta, koska HCl-molekyylin ei ole vuorovaikutuksessa yhden vesimolekyylin, vaan vuorovaikutuksessa vettä liuottimena. Kun kloorivetyä (HCl) kaasu liuotetaan veteen, se hajoaa osaksi H+(aq) ja Cl–(aq) lähes kokonaan., Kaikkia tarkoituksia varten liuoksessa ei ole HCl-molekyylejä. Vesiliuosta HCl tunnetaan nimellä suolahappoa, joka erottaa sen kaasu -, kloorivety. Tämä täydellinen dissosiaatio on vahvojen happojen ominaisuus, mutta kaikki hapot eivät ole vahvoja!

Arrheniuksen emäs määritellään yhdisteeksi, joka tuottaa veteen liuetessaan hydroksidi –(- OH) ioneja., Yleisimpiä esimerkkejä Arrhenius emäkset ovat Ryhmä I (alkali metalli) – hydroksidit, kuten natriumhydroksidi:

NaOH(s) + H2O ⇄ Na+(aq) + –OH(aq) tai NaOH(aq)

Jälleen kerran, tämä on reaktio järjestelmä, joka sisältää sekä NaOH ja nestemäistä vettä. Muodostettaessa ratkaisu natriumhydroksidi on vain kuin yksi mukana vuorovaikutusta natriumkloridi (NaCl) ja vettä: – ioneja (Na+ ja –OH) erillinen ja ovat solvated (ympäröi) veden molekyylejä.,

Kuten näemme pian, jotkut hapot (ja emäkset) eivät ionisoi täysin, jotkut happo molekyylit säilyvät, kun ne liuotetaan veteen. Kun tämä tapahtuu, käytämme kaksipäinen nuolet ⇌ osoittaa, että reaktio on palautuva, ja molemmat reagenssit ja tuotteet ovat läsnä sama reaktio seos. Meillä on paljon enemmän sanottavaa reaktion kestosta ja suunnasta seuraavassa luvussa. Toistaiseksi riittää, että ymmärtää, että happo-emäsreaktiot (itse asiassa kaikki reaktiot) ovat palautuvia molekyylitasolla., Yksinkertaisten Arrhenius-happojen ja emästen tapauksessa voidaan kuitenkin olettaa, että reaktio etenee lähes yksinomaan oikealle.

An Arrheniuksen happo–emäs-reaktio tapahtuu, kun liuenneen (aqueous) happo ja liuenneet (aqueous) pohja sekoitetaan yhteen. Tuote tällainen reaktio on yleensä sanottu olevan suolaa sekä vettä ja reaktio on usein kutsutaan neutralointi reaktio: happo neutraloi emäksen, ja päinvastoin., Yhtälö voidaan kirjoittaa kuten tämä:

HCl(aq) + NaOH(aq) ⇄ H2O(l) + NaCl(aq)

Kun reaktio on kirjoitettu tämä molekyyli-muodossa, se on melko vaikea nähdä, mitä todella tapahtuu., Jos me kirjoittaa yhtälö näyttää kaikki lajit mukana, ja olettaa, että määrä HCl-ja NaOH-molekyylit ovat tasa-arvoisia, saamme:

H+(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + –OH(aq) ⇄ H2O(l) + Na+(aq) + Cl–(aq) Na+(aq) ja Cl–(aq)

näkyvät molemmin puolin yhtälöä; ne eivät muutu, ja eivät reagoi (ne ovat usein kutsutaan katsoja ioneja, koska he eivät osallistu reaktioon)., Ainoa todellinen reaktio, joka tapahtuu, on muodostumista vettä: H+(aq) + –OH(aq) ⇄ H2O(l)

muodostumista vettä (ei muodostumista suola,) on allekirjoitus on Arrheniuksen happo–emäs-reaktio. Useita yhteisiä vahvat hapot, kuten suolahappo (HCl), rikkihappo (H2SO4) ja typpihappo (HNO3), reagoivat vahva pohja, kuten NaOH tai KOH (joka, kuten vahvat hapot, erottaa täysin veteen) tuottaa vettä.,

Kuten happo–emäs-reaktiot ovat aina eksoterminen ja voimme mitata lämpötilaa muuttaa ja laskea vastaava entalpia muutos (ΔH) reaktio. Riippumatta siitä, mikä vahva happo tai vahva pohja voit valita, entalpia muutos on aina sama (noin 58 kJ/mol, H2O tuotettu)., Tämä johtuu siitä, että vain johdonmukainen net reaktio, joka tapahtuu liuoksessa vahva happo ja vahva emäs on:

H+ (aq) + –OH (aq) ⇄ H2O(l)

Yksi toinen seikka huomata on, että yleinen reaktio liittyy uuden bond on muodostettu protoni (H+) ja hapen hydroksidi – (–OH.) On järkevää, että jokin positiivinen varaus vetää puoleensa (ja side) on negatiivisesti varautuneet lajeja (vaikka sinun pitäisi muistaa, miksi Na+ ja Cl– älä muodostavat natriumkloridia kiinteä vesiliuoksessa.,) Vai ei joukkovelkakirjalainat muoto riippuu tarkka luonne järjestelmä, ja entalpia ja entropia muutoksia, jotka liittyvät muutokseen. Palaamme tähän ajatukseen myöhemmin luvussa 8.

---