Hapete ja alused. Kuigi need määratlused ei ole üksteisega vastuolus, varieeruvad nad selles, kui kaasavad nad on. Happete ja aluste levinumad määratlused on Arrheniuse happed ja alused, Brønsted-Lowry happed ja alused ning Lewise happed ja alused. Antoine Lavoisier, Humphry Davy ja Justus Liebig tegid samuti tähelepanekuid hapete ja aluste kohta, kuid ei vormistanud määratlusi.
Svante Arrhenius happed ja alused
Hapete Arrheniuse teooria ja alused pärinevad aastast 1884, tuginedes tema tähelepanekule, et soolad, näiteks naatriumkloriid, hajuvad selleks, mida ta nimetas ioonid vette pannes.
- happed toodavad H+ ioonid vesilahustes
- alused toodavad OH- ioonid vesilahustes
- vaja vett, nii et ainult võimaldab vesilahuste jaoks
- lubatud on ainult protoonsed happed; vesinikioonide tootmiseks vajalik
- lubatud on ainult hüdroksiidalused
Johannes Nicolaus Brønsted - Thomas Martin Lowry happed ja alused
Brønstedi või Brønsted-Lowry teooria kirjeldab happe-aluse reaktsioone kui hapet, mis vabastab prootoni ja alust, mis aktsepteerib
prooton. Happe määratlus on peaaegu sama, mis Arrheniuse pakutud (vesinikioon on prooton), kuid aluse määratlus on palju laiem.- happed on prootonidoonorid
- alused on prootonaktseptorid
- vesilahused on lubatud
- lisaks hüdroksiididele on lubatud ka alused
- lubatud on ainult protoonsed happed
Gilbert Newton Lewise happed ja alused
Lewise hapete ja aluste teooria on kõige vähem piirav mudel. See ei tegele üldse prootonitega, vaid tegeleb eranditult elektronide paaridega.
- happed on elektronpaaride aktseptorid
- alused on elektronide paaridoonorid
- happe-aluse definitsioonid on kõige vähem piiravad
Hapete ja aluste omadused
Robert Boyle kirjeldas happed ja alused aastal 1661. Neid omadusi saab kasutada kahe kemikaalikomplekti hõlpsaks eristamiseks ilma keerukaid katseid tegemata:
Happed
- maitske hapu (ärge maitske neid!) - sõna 'hape' pärineb ladina keelest äss, mis tähendab 'hapu'
- happed on söövitavad
- happed muudavad lakmuse (sinine köögiviljavärv) sinisest punaseks
- nende vesilahused juhivad elektrivoolu (on elektrolüüdid)
- reageerida alustega, moodustades soolad ja vesi
- arenema vesinikgaas (H2) reageerimisel aktiivse metalliga (nagu leelismetallid, leelismuldmetallid, tsink, alumiinium)
Tavalised happed
- sidrunhape (teatavatest puuviljadest ja köögiviljadest, eriti tsitrusviljadest)
- askorbiinhape (C-vitamiin, nagu teatavates puuviljades)
- äädikas (5% äädikhapet)
- süsihape (karastusjookide gaseerimiseks)
- piimhape (petipiimas)
Alused
- maitse mõru (ära maitsta neid!)
- tunda end libedana või seebina (ärge puudutage neid meelevaldselt!)
- alused ei muuda lakmuse värvi; nad võivad muutuda punaseks (hapendatud) lakmuseks tagasi siniseks
- nende vesilahused juhivad elektrivoolu (on elektrolüüdid)
- reageerida hapetega, moodustades soolad ja vesi
Ühised alused
- pesuvahendid
- seep
- leelis (NaOH)
- kodumajapidamises kasutatav ammoniaak (vesilahus)
Tugevad ja nõrgad happed ja alused
hapete ja aluste tugevus sõltub nende võimest vees ioone dissotsieeruda või nendesse lõhkuda. Tugev hape või tugev alus dissotsieerub täielikult (nt HCl või NaOH), nõrk hape või nõrk alus dissotsieerub aga osaliselt (nt äädikhape).
Happe dissotsiatsioonikonstant ja aluse dissotsiatsioonikonstant näitavad happe või aluse suhtelist tugevust. Happe dissotsiatsiooni konstant Ka on tasakaalukonstant happe-aluse dissotsiatsioon:
HA + H2O ⇆ A- + H3O+
kus HA on hape ja A- on konjugaat alus.
Ka = [A-] [H3O+] / [HA] [H2O]
Seda kasutatakse pK arvutamiseksa, logaritmiline konstant:
pka = - logi10 Ka
Mida suurem on pKa väärtus, seda väiksem on happe dissotsiatsioon ja seda nõrgem on hape. Tugevatel hapetel on pKa vähem kui -2.