kemiassa emästä pidetään aineena, joka voi hyväksyä liuoksessa protoneja tai mitä tahansa kemiallista yhdistettä, joka tuottaa hydroksidi-ioneja (OH -). Sillä tarkoitetaan yleisesti myös mitä tahansa ainetta, joka voi reagoida hapon kanssa vähentääkseen tai neutraloidakseen sen happamia ominaisuuksia, muuttaa indikaattorien väriä (esim. käännä punainen litmuspaperi siniseksi), tuntuu liukkaalta kosketuksessa liuoksessa, maistuu kitkerältä, reagoi happojen kanssa muodostaen suoloja ja edistää tiettyjä kemiallisia reaktioita (esim.emäskatalyysi). Esimerkkejä yksinkertaisista emäksistä ovat natriumhydroksidi ja ammoniakki. Natriumhydroksidi (NaOH), joka tunnetaan myös kaustisena soodana tai lipeänä, hajoaa vedessä muodostaen hydroksidi-ioneja (OH -) ja natriumioneja (Na+).

emäksillä on monia käytännön käyttötarkoituksia, ja monet niistä löytyvät yleisesti kodista. Kotitalouksien ammoniakki on tuttu puhdistusaine. Lipeää käytetään puukenkien ja lavuaarien puhdistamiseen. Kaliumhydroksidista, jota kutsutaan myös kaustiseksi potaskaksi, valmistetaan pehmeää saippuaa, joka liukenee helposti veteen. Vedessä olevaa magnesiumhydroksidia (kutsutaan myös magnesiamaidoksi) käytetään antasidina tai laksatiivina.

Alkali ja emäs

käsitteiden alkuperä

termi ”alkali” on peräisin arabian kielen sanasta al qalīy, joka tarkoittaa ”kalsinoitua tuhkaa.”Näillä kasvintuhkilla katsottiin olevan ominaisuuksia, kuten kyky kääntää happojen vaikutus ja pesuainevoima. Alkali ajateltiin siis aluksi hapon antiteesiksi. Suolojen muodostuminen happo-ja emäsreaktiosta johti näkemykseen, että suoloja voidaan johtaa kahdesta vastakkaisesta ainesosasta.

kaikilla ei-happamilla ainesosilla ei kuitenkaan ole emäksisiä ominaisuuksia. Esimerkkejä ovat raskasmetallien oksidit ja hydroksidit. Näin syntyi käsite” pohja”. Käsitteen esitteli ensimmäisenä ranskalainen kemisti Guillaume François Rouelle vuonna 1754. Hän huomautti, että hapot—jotka tuohon aikaan olivat enimmäkseen haihtuvia nesteitä, kuten etikkahappoa—muuttuivat kiinteiksi suoloiksi vasta, kun niihin yhdistettiin tiettyjä aineita. Nämä aineet muodostivat betonipohjan suolalle, ja siitä nimi.

emästen ja emästen sekoittaminen

termejä ”emäs” ja ”emäs” käytetään usein keskenään vaihdellen, koska tavallisimmat emäkset ovat emäksiä. On tavallista puhua ”maaperän emäksisyyden mittaamisesta”, kun todellisuudessa tarkoitetaan pH: n (perusominaisuuden) mittaamista. Vastaavasti emäksisiksi kutsutaan joskus virheellisesti emäksisiä emäksiä, jotka eivät ole emäksiä, kuten ammoniakkia.

huomaa, että kaikki tai edes useimmat alkalimetallien muodostamat suolat eivät ole emäksisiä; tämä nimitys koskee vain emäksisiä suoloja.

vaikka useimmat elektropositiiviset metallioksidit ovat emäksisiä, vain liukoisia alkalimetalleja ja emäksisiä maametallioksideja voidaan oikein kutsua emäksiksi.

tämä emästen määritelmä alkalimetallin tai maa-alkalimetallin perussuolana näyttää olevan yleisin, sanakirjojen määritelmien perusteella, mutta termille emäs on olemassa ristiriitaisia määritelmiä. Näitä ovat:

• mikä tahansa emäs, joka on vesiliukoinen alkali, Farlex, 2008. Viitattu 8. Huhtikuuta 2008.</ref> tätä kutsutaan tarkemmin Arrheniuksen tukikohdaksi.
• emäksen liuos vedessä.

happojen ja emästen määritelmät

hapot ja emäkset muodostavat toisiaan täydentäviä pareja, joten niiden määritelmiä on tarkasteltava yhdessä. Määritelmiä on kolme yhteistä ryhmää: Arrheniuksen, Brønsted-Lowryn ja Lewisin määritelmät yleistymisjärjestyksessä.

• Arrhenius: tämän määritelmän mukaan happo on aine, joka lisää hydroniumionin (H3O+) pitoisuutta veteen liuotettuna, kun taas emäkset ovat aineita, jotka lisäävät hydroksidi-ionien (OH -) pitoisuutta. Tämä määritelmä rajaa hapot ja emäkset aineisiin, jotka voivat liueta veteen. Vuoden 1800 tienoilla monet ranskalaiset kemistit, muun muassa Antoine Lavoisier, uskoivat virheellisesti, että kaikki hapot sisälsivät happea. Nykysaksalainen happea tarkoittava sana on Sauerstoff (lit. hapan aine). Englantilaiset kemistit, mukaan lukien Sir Humphry Davy, uskoivat samaan aikaan kaikkien happojen sisältävän vetyä. Ruotsalainen kemisti Svante Arrhenius käytti tätä uskomusta kehittääkseen tämän hapon määritelmän.
• Brønsted-Lowry: Tämän määritelmän mukaan happo on protonin (vetyydin) luovuttaja ja emäs on protonin (vetyydin) vastaanottaja. Hapon sanotaan hajoavan protonin luovuttamisen jälkeen. Happoa ja vastaavaa emästä kutsutaan konjugaattihappo-emäspareiksi. Brønsted ja Lowry muotoilivat tämän määritelmän, joka sisältää veteen liukenemattomia aineita, jotka eivät kuulu Arrheniuksen määritelmään.
• Lewis: tämän määritelmän mukaan happo on elektroniparin vastaanottaja ja emäs elektroniparin luovuttaja. (Näistä käytetään usein nimityksiä” Lewis-hapot ”ja” Lewis-emäkset”, ja ne ovat orgaanisessa kemiassa elektrofiilejä ja nukleofiilejä; Lewis-emäkset ovat myös ligandeja koordinaatiokemiassa.) Lewis-happoihin kuuluvat aineet, joilla ei ole siirrettäviä protoneja (eli h+ vetyioneja), kuten rauta(III) kloridi, joten Lewis-hapon määritelmällä on laajempi sovellus kuin Brønsted-Lowryn määritelmällä. Lewisin määritelmä voidaan selittää myös molekyyliorbitaaliteorialla. Yleensä happo voi vastaanottaa elektroniparin alimmalla miehittämättömällä orbitaalillaan (LUMO) emäksen korkeimmalta miehitetyltä orbitaalilta (HOMO). Toisin sanoen emäksestä tuleva HOMO ja haposta tuleva LUMO yhdistyvät sitoutuvaksi molekyyliorbitaaliksi. Määritelmän kehitti Gilbert N. Lewis.

yleiset ominaisuudet

eräitä emästen yleisiä ominaisuuksia ovat:

• maku: karvas maku (vastakohtana happojen hapan maku ja aldehydien ja ketonien makeus)
• kosketus: limainen tai saippuainen tuntuma sormissa
• reaktiivisuus:Orgaanisen aineen syövyttävä, reagoi kiivaasti happamien tai pelkistyvien aineiden kanssa
• sähkönjohtavuus: vesiliuokset tai sulat emäkset dissosioituvat ioneihin ja johtavat sähköä
• Lakmustesti: emäkset muuttuvat punaiseksi litmuspaperiksi siniseksi.

kemialliset ominaisuudet

emästen Ionisaatiovakio ja pH

voidaan kirjoittaa yleinen yhtälö, jolla h+ – ionit hyväksytään vedestä molekyyliemäksen B avulla muodostaen konjugaattihapponsa BH+.

b(aq) + H2O(l) ⇌ BH+(aq) + OH-(aq)

k b = ⋅ {\displaystyle K_{b}={\cdot \over }}Then, K b = ⋅ {\displaystyle K_{b}={\cdot \over }}

tasapainovakiota KB kutsutaan myös emäsionisaatiovakioksi. Sillä tarkoitetaan reaktiota, jossa emäs muodostaa konjugaattihapponsa poistamalla h+ – ionin vedestä.

(epäpuhtaan) veden pH on sen happamuuden mitta. Puhtaassa vedessä noin yksi kymmenestä miljoonasta molekyylistä dissosioituu hydroniumioneiksi (H3O+) ja hydroksidi− ioneiksi(OH -) seuraavan yhtälön mukaan:

2H2O(l) ⇌ H3O+(aq) + OH – (aq)

emäs hyväksyy (poistaa) hydroniumionit (H3O+) liuoksesta tai luovuttaa hydroksidi-ioneja (OH -) liuokselle. Molemmat toimet alentavat hydroniumionien pitoisuutta ja nostavat siten pH: ta.sen sijaan happo luovuttaa liuokselle H3O+− ioneja tai hyväksyy OH -, jolloin pH laskee.

esimerkiksi jos 1 mooli natriumhydroksidia (40 g) liuotetaan 1 litraan vettä, hydroksidi −ionien konsentraatioksi tulee = 1 mol/L. näin ollen = 10-14 mol / L ja pH = – log 10-14 = 14.

basisiteettivakio eli PKB on basisiteetin mitta ja liittyy pKa: han yksinkertaisella relaatiolla PKA + pKb = 14.

Emäsvahvuus

”vahva emäs” on sellainen, joka hydrolysoituu kokonaan deprotonoiden happoja happo-emäs-reaktiossa, jolloin liuoksen pH nousee kohti 14: ää. Yhdisteitä, joiden pH on yli 13, kutsutaan vahvoiksi emäksiksi. Vahvat emäkset, kuten vahvat hapot, hyökkäävät elävää kudosta vastaan ja aiheuttavat vakavia palovammoja. Ne reagoivat ihoon eri tavalla kuin hapot, kun taas vahvat hapot ovat syövyttäviä, sanotaan, että vahvat emäkset ovat syövyttäviä. Yleisiä esimerkkejä vahvoista emäksistä ovat alkalimetallien hydroksidit ja maa-alkalimetallien kuten NaOH ja Ca(OH)2. Hyvin vahvat emäkset pystyvät jopa deprotonoimaan hyvin heikosti happamia C-H-ryhmiä veden puuttuessa.Superbaasit ovat luokka erityisen emäksisiä yhdisteitä ja harppuunan emäkset ovat erityinen luokka vahvoja emäksiä, joilla on huono nukleofiilisyys.

esimerkkejä vahvoista emäksistä (Hydroksidiyhdisteistä) laskevassa vahvuudessa:

• kaliumhydroksidi (KOH)
• bariumhydroksidi (BA(OH)2)
• Cesiumhydroksidi (CsOH)

natriumhydroksidi (NaOH)

• Strontiumhydroksidi (Sr(OH)2)
• kalsiumhydroksidi (Ca(OH)2)
• Litiumhydroksidi (LiOH)
• rubidiumhydroksidi (rboh)

näiden vahvojen emästen kationit esiintyvät jaksollisen järjestelmän ryhmissä 1 ja 2 (alkali-ja maa-alkalimetallit).

vielä vahvemmat emäkset ovat:

• Natriumhydridi (NaH)
• Litiumdi-isopropyyliamidi (Lda) (C6H14LiN)
• Natriumamidi (NaNH2)

”heikko emäs” on sellainen, joka ei ionisoidu täysin liuoksessa. Kun emäs ionisoituu, se ottaa vetyionin ympäröivästä vedestä, jättäen OH-ionin taakseen. Heikoilla emäksillä on suurempi h+ – pitoisuus kuin vahvoilla emäksillä. Heikot emäkset ovat kemiallisessa tasapainossa samalla tavalla kuin heikot hapot. Emäsionisaatiovakio Kb ilmaisee emäksen vahvuuden. Suuret Kbs kuuluvat vahvempiin emäksiin. Emäksen pH on suurempi kuin 7 (missä 7 on neutraaliluku; alle 7 on happo), normaalisti jopa 14.Yleinen esimerkki heikosta emäksestä on ammoniakki, jota käytetään puhdistukseen.

esimerkkejä heikoista emäksistä:

• alaniini (C3H5O2NH2)
• ammoniakki (vesi) (NH3 (NH4OH))
• Dimetyyliamiini ((CH3)2NH)
• Etyyliamiini (C2H5NH2)
• glysiini (C2H3O2NH2)
• hydratsiini (n2h4)
• metyyliamiini (ch3nh2)
• trimetyyliamiini ((CH3)3N)

happo – EMÄSNEUTRALISAATIO

emäksiä voidaan pitää happojen kemiallisena vastakohtana. Hapon ja emäksen välistä reaktiota kutsutaan neutralisaatioksi. Emäkset ja hapot nähdään vastakohtina, koska hapon vaikutuksesta hydroniumionipitoisuus (H3O+) lisääntyy vedessä, missä emäksinä tämä pitoisuus pienenee. Emäkset reagoivat happojen kanssa muodostaen suoloja ja vettä.

a suolapositiivinen ioni tulee emäksestä ja sen negatiivinen ioni haposta.Koska emäksenä on metallihydroksidi, yleisreaktio on:

HX(aq) + MOH(aq) → MX(aq) + HOH(l) happo-emäs suolavesi

vahvojen emästen ja vahvojen happojen suolat

vahva happo HCl (suolahappo) reagoi vahvan emäksen NaOH: n (natriumhydroksidi) kanssa muodostaen NaCl: n (suola = natriumkloridi) ja veden. Jos hapon ja emäksen määrät ovat oikeassa stoikiometrisessä suhteessa, reaktio käy läpi täydellisen neutralisaation, jossa happo ja emäs menettävät molemmat ominaisuutensa.

HCL(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l) vahva vahva suolavesi happoemäs

vahvojen emästen ja heikkojen happojen suolat

vahva emäs NaOH (natriumhydroksidi) lisättynä heikkoon happoon CH3COOH (etikkahappo) 1L liuoksessa muodostaen NaCH3COO (natriumasetaatti) ja vettä.

CH3COOH (aq) + NaOH(aq) → NaCH3COO (aq) + H2O(l) heikko heikko suolavesihappoemäs

heikkojen emästen ja vahvojen happojen suolat

heikot emäkset reagoivat vahvojen happojen kanssa muodostaen happamia suolaliuoksia. Heikon emäksen konjugaattihappo määrää sen pH: n. Esimerkiksi NH3 (ammoniakki) lisätään HCl: ään (suolahappoon) muodostaen nh4cl (ammoniumkloridia).

NH3(aq) + HCl(aq) → nh4cl(aq) heikko vahva suola-emäshappo

heti suolan muodostuttua se reagoi veden kanssa, jolloin muodostuu lievästi hapan liuos.

heikkojen emästen ja heikkojen happojen suoloilla

suolaliuoksilla, jotka sisältävät happamia kationeja ja emäksisiä anioneja, kuten nh4f (ammoniumfluoridi), on kaksi mahdollista reaktiota:

NH4+(aq) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + NH3(aq) Ka(NH4+) = 5, 6 x 10-10 F-(aq) + H2O(l) ↔ HF(aq) + OH-(aq) KB(F-) = 1.4 x 10-11

koska Ka(NH4+) > Kb (F-), ammoniakin reaktio veden kanssa on suotuisampi. Näin saatu liuos on lievästi hapan.

emäkset

Alkalisuolat

useimmat perussuolat ovat alkalisuoloja, joista yleisiä esimerkkejä ovat:

• natriumhydroksidi (usein ”kaustinen sooda”)
• kaliumhydroksidi (yleisesti ”potaska”)
• lipeä (yleisnimitys jommallekummalle edellisistä tai jopa seokselle)
• kalsiumkarbonaatti (joskus ”vapaa kalkki”)
• magnesiumhydroksidi on esimerkki epätyypillisestä emäksestä: se on heikko emäs (fenoliftaleiinia ei voi havaita) ja sen liukoisuus veteen on heikko.

emäksistä maa-ainesta

maa-ainesta, jonka pH-arvo on yli 7,4, kutsutaan yleensä emäksiseksi. Tämä maaperän ominaisuus voi esiintyä luonnollisesti alkalisuolojen läsnäolon vuoksi. Vaikka jotkut kasvit suosivat hieman perusmaata (mukaan lukien vihannekset, kuten kaali ja rehu, kuten puhveliruoho), useimmat kasvit suosivat lievästi happamaa maata (pH 6,0-6,8), ja emäksinen maa voi aiheuttaa ongelmia.

Alkalijärvissä

alkalijärvissä (eräs Suolajärven tyyppi) haihtuminen konsentroi luonnossa esiintyvät alkalisuolat muodostaen usein lievästi emäksisen suolan kuoren laajalle alueelle.

esimerkkejä alkalijärvistä:

• Redberry Lake, Saskatchewan, Kanada.
• Tramping Lake, Saskatchewan, Kanada.

ei-hydroksidien emäksisyys

sekä natriumkarbonaatti että ammoniakki ovat emäksiä, joskaan kumpikaan näistä aineista ei sisällä OH− ryhmiä. Tämä johtuu siitä, että molemmat yhdisteet hyväksyvät h+: n veteen liuotettuna:

Na2CO3 + H2O → 2 Na+ + HCO3- + OH – NH3 + H2O → NH4+ + OH-

emäksiä voidaan käyttää heterogeenisinä katalyytteinä

emäksisiä aineita voidaan käyttää liukenemattomina heterogeenisinä katalyytteinä kemiallisissa reaktioissa. Esimerkkejä ovat metallioksidit, kuten magnesiumoksidi, kalsiumoksidi ja bariumoksidi sekä alumiinioksidin ja joidenkin zeoliittien kaliumfluoridi. Suuri osa siirtymämetalleista on hyviä katalyyttejä, joista monet muodostavat perusaineita. Emäksisiä katalyyttejä on käytetty vedytyksissä, kaksoissidosten siirtymisessä, Meerwein-Ponndorf-Verlay-pelkistyksessä, Michael-reaktiossa ja monissa muissa reaktioissa.

käytännön peruskemia

sen lisäksi, että emäksiä käytetään teollisuudessa, niillä on monia sovelluksia ympäri kotia. Antasideja käytetään neutraloimaan mahan happamuutta; puutarhurit käyttävät emäksiä, kuten kalkkia (CaO), tehdäkseen maaperästä emäksisemmän. Miedoilla pesuilla siivotaan kaikkea astioista ja vaatteista ajoneuvoihin ja perheen koiraan.

neutraloiva mahan happamuus

antasidi on emäs, jota käytetään ylimääräisen mahahapon neutraloimiseen. Suositeltu annos on se emäsmäärä, joka tarvitaan joidenkin, mutta ei kaikkien, mahahapon neutraloimiseen.

joidenkin antasidien happo – Emäskemia:

Compound	Chemical Formula	Chemical Reaction
Aluminum hydroxide	Al(OH)3	Al(OH)3(s) + 3 HCl(aq) —–> AlCl3(aq) + 3 H2O(l)
Calcium carbonate	CaCO3	CaCO3(s) + 2 HCl(aq) —–> CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Magnesium carbonate	MgCO3	MgCO3(s) + 2 HCl(aq) —–> MgCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Magnesium hydroxide	Mg(OH)2	Mg(OH)2(s) + 2 HCl(aq) —–> MgCl2(aq) + 2 H2O(l)
Sodium bicarbonate	NaHCO3	NaHCO3(aq) + HCl(aq) —–> NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(g)

Household Cleaners

Most cleaning compounds such as dishwashing detergents, scouring powders, laundry detergents, and oven cleaners are basic. Vuosikymmeniä sitten kotitekoista lipeäsaippuaa käytettiin sekä vaatteiden että ihmisten ihon puhdistamiseen. Lähimpänä lipeäsaippuaa on nykyään astianpesuaine. Todella rankat siivoustyöt kodin ympärillä vaativat kemiallisesti aggressiivisia siivoojia. Erittäin perus puhdistusaineita käytetään liasta, rasvasta tai tahroista eroon pääsemiseen. Tyhjennys-ja uuninpuhdistusaineet ovat pH-spektrin toisessa päässä, ja niiden pHs on 12 tai korkeampi. Niissä on yleensä vahva emäs, kuten NaOH, joka reagoi rasvojen ja rasvan kanssa muodostaen liukenevan saippuan. Kaikki vahvasti perusratkaisut sekä laboratoriossa että kodeissa ovat vaarallisia ja niitä tulee käsitellä koko ajan varoen.

Katso myös

• happo-emäsreaktioteoriat
• happo

toteaa

• Brown, Theodore E., H. Eugene LeMay ja Bruce E Bursten. Chemistry: the Central Science (10. painos). Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2005. ISBN 0131096869
• Corwin, C. H. Introduction Chemistry Concepts & Connections (3.). Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 2001. ISBN 0130874701
• McMurry, J. ja R. C. Fay. Kemi (4.). Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 2004. ISBN 0131402080
• Moore, J. W., C. L. Stanitski ja P. C. Jurs. Kemia, Molekyylitiede. New York: Harcourt College, 2002. ISBN 0030320119
• Oxlade, Chris. Hapot ja emäkset (toiminnassa olevat kemikaalit). Heinemannin Kirjasto, 2002. ISBN 1588101940

kaikki linkit haettu 13.toukokuuta 2016.

• CurTiPot – happo-emäs – tasapainokaaviot, pH-laskenta-ja titrauskäyrät simulointi-ja analyysikäyrät