happoemäsreaktioissa

Happoemäsreaktioissa siirtyy protoni (H+) aineesta toiseen. Bronsted-Lowry -teorian mukaan happo luovuttaa protonin ja emänen vastaanottaa sen. Vesiliuoksissa protonin siirto johtaa hydronium-ioniin (H3O+), ja reaktiot voivat ilmetä neutralisaationa, jossa happo ja emäs muodostavat suolaa ja vettä. Reaktioiden voimakkuus riippuu hapon ja emäksen luonteesta sekä liuoksen olosuhteista; vahvat hapot ja vahvat emäkset ionisoituvat täydellisesti, kun taas heikot hapot ja/vai emäkset ionisoituvat osittain.

Vahvat hapot (esim. HCl, H2SO4) ja vahvat emäkset (esim. NaOH, KOH) reagoivat usein lähes täydellisesti muodostaen suolaa ja vettä. Esimerkki: HCl + NaOH → NaCl + H2O. Heikot hapot (kuten CH3COOH) ja/tai heikot emäkset (kuten NH3) ionisoituvat vain osittain, jolloin reaktioissa syntyy sekä reaktiotuotteita että jäännöspareja. Tällaiset järjestelyt voivat muodostaa puskuriliuoksia, joissa pH pysyy suhteellisen vakaana pienen lisäyksen suhteen.

Puskurit koostuvat heikosta haposta ja sen konjugoitusta emäksestä tai päinvastoin. Henderson-Hasselbalch -lausekkeen mukaan pH = pKa + log([A−]/[HA]), mikä kuvaa, miten pH määräytyy konjugoitujen parien suhteen. Tällä periaatteella voidaan suunnitella puskuriliuoksia, jotka vastustavat pH:n muutoksia.

Happo-emäsreaktiot ovat keskeisiä monissa käytännön yhteyksissä: laboratoriokeskuksessa, biologiassa, ympäristötieteissä sekä ruuansulatuksessa. Ne vaikuttavat pH-tasapainoon, joiden mittaus, hallinta ja säätö ovat olennaisia sekä tutkimuksessa että sovelluksissa.