Happihapot
Happihapot eli oksohapot[1] ovat happoja, joiden molekyyliissä on ainakin yksi happiatomi. Niissä on jonkin muun alkuaineen atomi keskusatomina, johon on kiinnittynyt yksi tai useampi OH-ryhmä; toisin sanoen hapon vetyatomi on liittynyt keskusatomiin happiatomin välityksellä.[1]
Ominaisuuksia
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Epäorgaanisten happihappojen kemialliset kaavat ovat muotoa HmXOn, jossa X on keskusatomina toimivan alkuaineen kemiallinen merkki ja parametrien m ja n arvot riippuvat sen hapetusasteesta. Alkuaine X on yleensä epämetalli, mutta myös muutamat metallit, kuten kromi ja mangaani, muodostavat korkeimmilla hapetusasteillaan happihappoja.[1]
Yksinkertaistetussa muodossa voidaan happihapon rakenne esittää muodossa M-O-H, jossa keskusatomiin M voi kuitenkin OH-ryhmän lisäksi olla liittyneinä muitakin atomeja tai atomiryhmiä. Tällainen molekyyli voi liuoksessa jakautua ioneiksi kahdella tavalla:
- M-O-H ⇄ (M-O)- + H+
- M-O-H ⇄ (M+ + OH-[1]
Jos keskusatomi M on voimakkaasti elektronegatiivinen, se vetää voimakkaasti puoleensa happiatomin elektroneja. Tällöin happi- ja vetyatomin välinen sidos on heikko ja yhdiste ionisoituu herkästi edellä ensimmäisenä esitetyn reaktioyhtälön mukaisesti. Yhdiste MOH on tässä tapauksessa siis happo, koska se luovuttaa protonin eli vetyionin. Esimerkiksi typpi, rikki ja kloori ovat vahvasti elektronegatiivisia alkuaineita, ja sen vuoksi typpihappo, rikkihappo ja perkloorihappo ovatkin vahvoja happoja.
Jos kuitenkin M:n elektronegatiivisuus on pieni, yhdiste jakautuu ioneiksi jälkimmäisenä esitetyn reaktioyhtälön mukaisesti, ja MOH on emäksinen hydroksidi. Tällaisia ovat esimerkiksi natriumhydroksidi (NaOH) ja kalsiumhydroksidi (Ca(OH)2).[1] Jos M:n elektronegatiivisuus on keskisuuri, yhdiste saattaa myös olla amfoteerinen, jolloin se voi ionisoitua edellisellä tavalla emäksen ja jälkimmäisellä tavalla hapon läsnä ollessa.[1]
Kuumennettaessa monista happihapoista lohkeaa vettä, jolloin syntyy hapon anhydridi. Tällaiset anhydridit ovat yleensä epämetallien oksideja; esimerkiksi hiilidioksidi (CO2) on hiilihapon (H2CO3) anhydridi ja rikkitrioksidi (SO3) rikkihapon (H2SO4) anhydridi. Veden kanssa nämä anhydridit reagoivat muodostaen happihappoja.[2]
Happihappoja ovat myös orgaaniset hapot, kuten karboksyylihapot ja fenolit.[1] Niiden molekyylirakenne on kuitenkin selvästi monimutkaisempi kuin epäorgaanisten happihappojen.
Suurin osa hapoista kuuluu happihappoihin.[1] Lavoisier otaksuikin 1700-luvulla, että happea on kaikissa hapoissa ja että se on syynä niiden happamuuteen. Tästä syystä hän antoikin kyseiselle alkuaineelle nimen oxygenium, joka johtuu hapon muodostajaa tarkoittavista kreikankielisistä sanoista[3], ja samaan asiaan viittaa myös hapen suomenkielinen nimi. Myöhemmin Humphry Davy kuitenkin osoitti, että esimerkiksi suolahappo ei sisällä happea[4], vaan se on vetykloridin (HCl) vesiliuos. Tällaisia happoja, jotka eivät sisällä happea, nimitetään vetyhapoiksi.[1]
Epäorgaanisten happihappojen nimet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Monille epäorgaanisille happihapoille käytetään vanhastaan nimiä, jotka päättyvät sanaan happo ja joissa lisäksi esiintyy sen alkuaineen nimi, jota hapossa on vedyn ja hapen lisäksi. Sellaisia ovat esimerkiksi rikkihappo, typpihappo ja fosforihappo.
Tämä käytäntö on täysin vakiintunut, ja myös IUPAC on sen hyväksynyt, mutta kemian nykyisen nimistön kannalta se on varsin poikkeuksellinen, koska muiden yhdisteiden systemaattiset nimet muodostetaan ainoastaan niiden koostumuksen ja molekyylirakenteen, ei muiden ominaisuuksien (kuten happoluonteen) perusteella.[5]
IUPAC ei kuitenkaan enää suosittele tulevaisuudessa löydettäville uusille yhdisteille happo-loppuisten nimien käyttöönottoa.[5] Hapoille voidaankin käyttää myös nimiä, jotka muodostetaan liittämällä vastaavan anionin nimen eteen sana vety, esimerkiksi rikkihappoa voitaisiin nimittää vetysulfaatiksi.[6] Täysin systemaattinen, IUPAC:in yleisten nimistösääntöjen mukainen (englanninkielinen) nimi rikkihapolle olisi kuitenkin dihydroxidodioxidosulfur ja sulfaatti-ionille tetraoxidosulfate(2-)[7], mutta tällaisia nimiä ei juuri käytetä.
Sama alkuaine voi kuitenkin muodostaa vedyn ja hapen kanssa useitakin happoja. Tällöin hapon suomenkielisessä nimessä käytetään happo-sanan sijasta sanaa hapoke sille hapolle, jonka molekyylissä on yksi happiatomi vähemmän kuin varsinaisella hapolla ja joka useimmiten on samalla heikompi happo. Niinpä esimerkiksi rikkihappo on H2SO4 ja rikkihapoke H2SO3, samoin vastaavasti typpihappo HNO3 ja typpihapoke HNO2. Muissa kielissä nimet muodostetaan eri tavoin. Esimerkiksi englannin kielessä nämä erotetaan toisistaan käyttämällä alkuaineen nimessä johdinta -ic tai -ous; niinpä rikkihappo on sulfuric acid ja rikkihapoke sulfurous acid. Jos happoja, jotka eroavat toisistaan happiatomien lukumäärän perusteella, on enemmänkin, nimen alkuun lisätään eräissä tapauksissa vielä etuliite per- tai hypo-. Etuliitettä per- käytetään kuitenkin vain ryhmän 7 alkuaineiden ja halogeenien muodostamien happojen nimissä.[6] Esimerkiksi kloorin muodostamat happihapot ovat seuraavat:
- hypokloorihapoke (engl. hypochlorous acid) HClO
- kloorihapoke (engl. chlorous acid) HClO2
- kloorihappo (engl. chloric acid) HClO3
- perkloorihappo (engl. perchloric acid) HClO4
Niiden oksianionien ja niiden muodostamien suolojen nimissä, jotka saadaan poistamalla haposta vetyionit, vastaa pääte -iitti sitä happoa, jonka nimessä on sana hapoke, ja -aatti sitä happoa, jonka nimessä on sana happo. Niinpä esimerkiksi sulfiitti-ioni on SO32- ja sulfaatti-ioni SO42-. Etuliitteitä hypo- ja per- käytetään myös anionien ja suolojen nimissä, esimerkiksi perkloraatti-ioni on ClO4-.[6]
Muutamissa tapauksissa käytetään happihappojen ja myös niistä johtuvien anionien nimissä etuliitteitä orto- ja para-, jolloin etuliite para merkitsee happoa, jonka voidaan ajatella muodostavan poistettaessa vastaavasta orto-haposta vettä. Esimerkiksi fosforihappoa (H3PO4) on toisinaan nimitetty myös ortofosforihapoksi erotukseksi metafosforihaposta (HPO3).[6] IUPAC:in nykyisten ohjeiden mukaan etuliitettä orto- tulisi kuitenkin enää käyttää ainoastaan ortotelluurihapon ja ortoperjodihapon nimissä.[8]
Happihappoja
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- Kivinen, A. & Mäkitie, O.: Kemia. Otava, 1988. ISBN 951-1-10136-6
- Nomenclature of Inorganic Compounds, IUPAC Recommendations 2005 (Red Book 2005). International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), 2005. ISBN 0-85404-438-8 Teoksen verkkoversio (pdf). (englanniksi)
- Otavan suuri ensyklopedia, 2. osa. Otava, 1977. ISBN 951-1-04170-3
Viitteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Kivinen & Mäkitie: Kemia, s. 203, luku: Happihapot
- ↑ ”Hapot”, Otavan iso Fokus, 2. osa, s. 990. Otava, 1973. ISBN 951-1-00272-4
- ↑ Otavan suuri Ensyklopedia, s. 1606, art. Happi
- ↑ Otavan suuri Ensyklopedia, s. 1605, art. Hapot ja emäkset
- 1 2 Red Book 2005, s. 124, luku IR-8: Inorganic Acids and Derivatives
- 1 2 3 4 5 Kivinen & Mäkitie: Kemia, s. 459–461, luku: Kemian nimistö: Hapot
- 1 2 Red Book 2005, s. 129–132, taulukko IR-8-1 (englanninkieliset nimet)
- 1 2 3 4 Red Book 2005, s. 132, huomautus a