Emäs

Emäs eli alkali on hapon vastakohta. Kuten hapolla, myös emäksellä on useita määrittelytapoja.

Vesiliuokset ovat emäksisiä, mikäli niissä on hydroksidi-ioneja (OH⁻) enemmän kuin oksoniumioneja (H₃O⁺) ja enemmän kuin oksoniumioneja on puhtaan veden määritelmässä. Tällöin sellaisten vesiliuosten pH on suurempi kuin 7. Emäksiset liuokset tuntuvat sormissa liukkailta, ja niillä on pistävä, karvas maku. Monet vahvojen emästen, kuten natriumhydroksidin, väkevät liuokset ovat hyvin syövyttäviä iholla ja limakalvoilla. Lukuisat emäkset ovat myös vahvoja pelkistimiä.

Superemästä ei ole määritelty niin selvästi kuin superhappo; yleensä kuitenkin superemäksenä pidetään natriumhydroksidia vahvempaa tai vettä neutraloivaa emästä.

Määritelmät

Arrheniuksen teoria

Arrheniuksen teorian mukaan emäs on aine, joka muodostaa vesiliuoksessa hydroksidi-ioneja (OH⁻). Vastakohtana happo taas muodostaa vesiliuoksessa oksoniumioneja (H₃O⁺). Arrheniuksen teorian mukaan emäksiä ovat varsinkin alkalimetallien ja maa-alkalimetallien vesiliukoiset hydroksidit, kuten natriumhydroksidi (NaOH).

Brønsted–Lowryn happo-emästeoria

Brønsted–Lowryn happo-emästeorian mukaan emäs on aine, joka vastaanottaa vetyionin (H⁺) eli protonin, ja jolla on vapaa elektronipari sitomaan protonin.

Brønsted–Lowryn teoriassa ei metallihydroksideja, kuten natriumhydroksidia (NaOH), sellaisenaan pidetä emäksinä, vaan ainoastaan niissä oleva hydroksidi-ioni (OH⁻) on emäs. Vesi (H₂O) voi Brønstedin teorian mukaan toimia sekä happona että emäksenä; toisin sanoen se on amfoteerinen aine eli amfolyytti. Brønsted–Lowryn teoriaa voidaan soveltaa muihinkin kuin veden liuoksiin, jolloin syntyy ioneja ja näistä edelleen ioniyhdisteitä eli suoloja.

Kun emäs vastaanottaa protonin, syntyy sitä vastaava konjugaattihappo. Esimerkiksi hydroksidi-ionia (OH⁻) vastaava konjugoitunut happo on vesi (H₂O), kun taas ammoniakkia (NH₃) vastaava konjugoitunut happo on ammoniumioni (NH₄⁺).

Lewisin teoria

Lewisin teoria määrittelee happo ja emäs -käsitteet Brønsted–Lowryn teoriaa laajemmin. Lewisin emäs on aine, joka voi luovuttaa elektroniparin. Vastakohtana Lewisin happo on yhdiste, joka kykenee vastaanottamaan elektroniparin. Yleensä termiä Lewis-emäs käytetään vain niistä Lewisin teorian mukaisista emäksistä, jotka eivät ole Brønsted-emäksiä, kuten eettereistä.

Emästen vahvuus

Emästen vahvuutta kuvataan emäsvakiolla (K_b). Vahvojen emästen emäsvakio on suurempi tai yhtä suuri kuin 1 ja heikkojen emästen pienempi kuin 1.

Vahva emäs

Vahva emäs on emäs, joka on vesiliuoksessa lähes kokonaan konjugoituneena happona eli emäksen molekyylit ovat vastaanottaneet mahdollisimman paljon vetyioneja. Esimerkiksi kaikkien alkalimetallien hydroksidit ovat vahvoja emäksiä (kuten NaOH, KOH ja LiOH). Vahvaa emästä vastaa heikko happo eli vahvan emäksen konjugoitunut happo on heikko.

Heikko emäs

Heikko emäs on emäs, joka ei vastaanota vesiliuoksessa juurikaan vetyioneja; toisin sanoen emäksen konsentraatio liuoksessa on suurempi kuin sitä vastaavan konjugoituneen hapon konsentraatio. Heikkoja emäksiä ovat muiden muassa ammoniakki (NH₃) ja amiinit eli ammoniakin orgaaniset johdannaiset.

Fysiologiset vaikutukset

Monet emäkset ovat voimakkaita myrkkyjä, ja niillä on voimakkaita fysiologisia vaikutuksia. Emästen vesiliuos tuntuu sormissa liukkaalta ja niljakkaalta; natriumhydroksidin triviaalinimen lipeä etymologia viittaa juuri tähän taipumukseen.

Emäkset maistuvat karvailta. Tästä syystä monilla nautintoaineilla, kuten teellä, kahvilla ja kaakaolla, on tunnusomainen karvas maku. Niiden maku syntyy niiden sisältämistä kasviemäksistä, alkaloideista, kuten teofylliinistä, kofeiinista ja teobromiinista.

Esimerkkejä emäksistä

• Ammoniakki (NH₃)
• Kalsiumhydroksidi (Ca(OH)₂)
• Kaliumhydroksidi (KOH)
• Natriumhydroksidi eli lipeä (NaOH)
• Amiinit
• Alkaloidit

Katso myös

• pH
• pH-indikaattori
• Puskuriliuos
• Titraus

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Emäs Wikimedia Commonsissa