Neutralisointireaktioilla

Neutralisointireaktioilla tarkoitetaan kemiallista reaktiota, jossa happo ja emäs reagoivat muodostaen suolaa ja vettä. Yleensä tapahtuu vesiliuoksissa, missä H+-ionit siirtyvät emäkseltä vastaanottamaan protonin ja veden muodostuminen sekä lopulta suolan ionien synty. Lopullinen suola riippuu käytetystä haposta ja emäksestä.

Teoreettinen tausta: neutralisointireaktioiden ymmärtäminen pohjaa Arrheniuksen happona ja emäksenä sekä Brønsted–Lowein protoninsiirrosta koskeviin määritelmiin. Arrheniuksen määritelmän mukaan happo luovuttaa H+-ionin ja emäs OH--ionin; Brønsted–Lowryn mukaan happo on protonin luovuttaja ja emäs protonin vastaanottaja. Käytännössä reaktioissa tapahtuu veden muodostumista sekä suolan ionien jäämistä liuokseen.

Stoikiometria ja voimakkuus: useimmiten 1:1-reaktio monoprotisiin hapoille ja emäksille. Heikoilla hapoilla tai emäksillä syntyvä ratkaisu voi jäädä yli- tai alirajoitetun pH:n. Tärkeitä on hydrolyysi-ilmiö, jolloin syntyvä konjugoitu hapanemäpari voi vaikuttaa liuoksen pH-arvoon.

Termodynamiikka: neutralisointireaktiot ovat yleisesti eksotermisiä, jolloin lämpö vapautuu. Entalpiamuutos on suurimmassa osassa vahvojen hapojen ja emästen tapauksissa noin -57 kJ/mol veden muodostuessa standardilämpötiloissa, mutta arvo vaihtelee haposta ja emäksestä riippuen.

Esimerkkejä: HCl + NaOH → NaCl + H2O; H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O; CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O. Myös reaktiot, joissa carbonate- tai bikarbonaatti-ioneja on mukana, voivat tuottaa CO2.

Sovellukset: titraatioanalyysi, vedenkäsittely, maaperän pH:n säätö sekä monissa teollisissa ja laboratoriotöissä käytetty perusreaktio. Rajoitteina ovat erityisesti heikot hapot/emäkset sekä hydrolyysivaikutukset, jotka voivat estää täydellisen neutraaliuden saavuttamisen.