Otavan Opiston logoOtavan OpistoNettilukioNettiperuskouluMuikku

 

4.1 Happo- ja emäsvakiot

Happojen ja emästen reaktiot veden kanssa ovat tasapainoreaktioita, joita voidaan kuvata tasapainovakioilla.


Hapon (HA) ja veden protolyysireaktio ja happovakion lauseke.

HA + H2O ⇌ A- + H3O+

Happovakion (Ka) lauseke:



Emäksen (B) ja veden protolyysireaktio ja emäsvakion lauseke.

B + H2O ⇌ BH+ + OH-

Emäsvakio (Kb) lauseke:


Kyseessä on siis tasapainotilanne, hapon/emäksen tasapainotilanne veden kanssa.

Happovakiot ovat taulukkoarvoja ja ne kuvastavat happojen voimakkuutta. Taulukkoarvojen yhteydessä on myös pKa/pKb arvo, jotka pH:n tapaan (p) kuvaavat (määrää) konsentraatiota logaritmisella taulukolla.

Edellisessä kappaleessa käsitelty veden ionitulo kytkee yhteen hapon happovakion ja kyseistä happoa vastaavan emäksen emäsvakion. Yleisesti pääteekin seuraava sääntö, että hapon (HA) happovakion ja sitä vastaavan emäksen (A-) emäsvakion tulo on yhtä suuri kuin veden ionitulo eli

Ka(HA) · Kb(A-) = Kw.

Esimerkki 4.1.1  Suljetussa astiassa on muurahaishappoa HCOOH 0,10 mol/dm3 - liuoksena ja liuoksen oksoniumionikonsentraatioksi [H3O+] saadaan mittauksilla 4,08 mmol/dm3. Laske happovakion Ka-arvo?

Ratkaisu: Muodostetaan taulukko.

Reaktio

HCOOH

+ H2O

HCOO-

+ H3O +

konsentraatio alussa

0,10

   

0

0

konsentraatio tasapainossa

0,10 - 0,00408

   

0,00408

0,00408



Kun taulukkoarvo on 1,8 · 10-4. Tämä tulos ja tarkkuus on esimerkiksi harjoitustyön tuloksena erittäin hyvä.

Huomioi tässä laskussa, että (H3O+) konsentraatio astiassa on tunnettu. Kun se on joissain laskuissa tuntematon, joudutaan yleensä turvautumaan suuremman asteen ratkaisukaavoihin.

Esimerkki 4.1.2 Ratkaise edellisen tehtävän pohjalta H3O+ -konsentraatio tasapainossa, kun käytetään Ka:na taulukkoarvoa.

Ratkaisu: Muodostetaan yhtälö:


Saadaan toisen asteen yhtälö:

x2 + 1,8 ·10-4x - 1,8 ·10-5 = 0
x = 8,31 · 10-3 V x = vastaus on negatiivinen, joten sitä ei huomioida
x = 8,31 · 10-3

Toisin sanoen tasapainotilanteessa ainetta on:

(0,10 - x) HCOOH + H2O ⇌  x HCOO- +  x · H3O +
0,092 · HCOOH + H2O ⇌ 8,31 · 10-3 · HCOO- + 8,31 · 10-3 · H3O+
 

 

© Otavan Opisto / Liinamaija Kalsi

© 2015 Otavan Opisto