Happed

Üks happe tunnuseid on hapukas maitse, selle järgi on happed ka oma nimetuse saanud. Tsitruselised (sidrun, laim, apelsin) on hapud, sest sisaldavad näiteks sidrun­hapet. Keefir, hapukoor ja jogurt sisaldavad näiteks piimhapet. Toitude maitsestamiseks ja hoidiste valmistamiseks kasutatakse söögi­äädikat, mille komponendiks on äädik­hape. Paljud happed on söövitavad ja tekitavad raskeid tervise­kahjustusi. Seetõttu ei tohi laboris kunagi happeid kindlaks teha neid maitstes!

Ainete omadused määrab nende koostis. Happeid on mitme­suguseid, ent siin käsitleme happeid, mille molekuli koostisesse kuulub vähemalt üks vesinikuaatom. Tuntumate hapete valemid ja nimetused on esitatud tabelis.

Happemolekulid jagunevad vesi­lahustes positiivselt laetud vesinik­ioonideks ja negatiivselt laetud anioonideks (vt ptk 3.1). Sõltuvalt happest jaguneb ioonideks erinev osa happe­molekulidest. Hapete omadused ongi põhjustatud hapete lahustes esinevatest vesinikioonidest.

Kõik ained, mille molekulid sisaldavad vesiniku­aatomeid, pole veel happed. Näiteks metaani­molekul (CH₄) sisaldab nelja vesiniku­aatomit, kuid pole hape. Gaasiline vesinik H₂ pole samuti hape. Need ained ei anna vesi­lahusesse vesinikioone.

Happeanioon koosneb ühest või mitmest keemilisest elemendist. Happeaniooni laengu suurus vastab vesinikioonide arvule happe­molekulis. Igal happeanioonil on oma nimetus, tuntumad neist on tabelis. Näiteks karboniseeritud karastus­jookides sisalduv süsihappe (H₂CO₃) anioon on laenguga −2 (vastab kahele vesinikioonile) ja seda nimetatakse karbonaat­iooniks.

Süsihape – H₂CO₃, karbonaatioon – CO₃^2– (happeanioon)

${\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{CO}}_{\mathbf{3}}\mathbf{ }\mathbf{\to }\mathbf{ }\mathbf{2}{\mathbf{H}}^{\mathbf{+}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{CO}}_{\mathbf{3}}^{\mathbf{2}\mathbf{-}}$

Happe kasutusvaldkond sõltub otseselt happe omadustest. Peale eelkäsitletud omaduste on oluline veel happe tugevus. Hape on seda tugevam, mida suurem osa happe­molekulidest on jaotunud ioonideks. Näiteks soolhape (HCl) on väga tugev hape, st kõik happe­molekulid on jaotunud ioonideks. Tugevad happed on ka lämmastikhape (HNO₃) ja väävel­hape (H₂SO₄). Süsihape (H₂CO₃) on nõrk hape ja esineb lahuses peamiselt molekulidena, ioone on lahuses vähe.

Hapetega töötades on esmatähtis järgida ohutusnõudeid, sest happed reageerivad kergesti teiste ainetega ja võivad olla söövitava toimega. Iseäranis tähele­panelik ja hoolas peab olema kontsentreeritud ehk kõrge kontsentratsiooniga happe­lahuste kasutamisel. Kui vaja, tuleb katsed teha tõmbe­kapis ja kasutada kaitse­vahendeid: kaitse­prille, kummi­kindaid ja labori­kitlit.

Hapet (eriti väävelhapet) lahjendades tuleb valada hapet peene joana vette. Kui valada vett happesse, võib happe jagunemisel ioonideks eralduda nii palju soojust, et vesi aurustub ja happe­lahus pritsib anumast välja.

Kui kontsentreeritud hapet satub nahale, tuleb see esmalt voolava veega maha pesta. Kui vaja, tuleb kahjustatud kohta lahja söögi­sooda või nuuskpiirituse lahusega loputada ning seejärel uuesti veega loputada. Õnnetusest tuleb teavitada õpetajat.

1. Pese hape voolava veega maha.	2. Kui vaja, loputa kahjustatud kohta lahja söögisooda või nuuskpiirituse lahusega.	3. Loputa kahjustatud kohta uuesti veega.

Vesinikkloriidhape ehk soolhape (HCl)

Soolhape on värvuseta vedelik, millele annab terava lõhna sellest eralduv gaasiline vesinik­kloriid. Eralduv gaas võib sisse­hingamisel söövitada hingamisteede kudesid. Sool­hape on väga tugev hape, kuna see on lahuses täielikult ioonideks jagunenud.

Tööstuses toodetakse soolhapet suures koguses ja kasutatakse mitme­suguste metallide kloriidide saamiseks, metallide söövitamiseks, pindade puhastamiseks, värv­ainete (nt fuktsiin­punase) ja plastide (nt PVC) tootmiseks.

Maomahla koostisainena osaleb sool­hape toiduainete seedimises. Mao ülihappesus põhjustab mao limas­kestas haavandeid, ala­happesus raskendab aga seedimisprotsessi.

Lämmastikhape (HNO₃)

Lämmastikhape on üks peamisi happeid keemiatööstuses, HNO₃ on väga tugev ja söövitav hape, mis reageerib paljude metallidega. Sellised materjalid nagu puit, paber ja riie võivad lämmastik­happega kokku puutudes koguni süttida.

Suurem osa HNO₃ kogutoodangust kasutatakse väetiste tootmiseks. Lämmastik­happe baasil valmistatakse ka lõhke­aineid (nt nitroglütseriini), värve (nt nitrovärve) ning raketi­kütuseid.

Kontsentreeritud soolhappe ja lämmastik­happe segu vahekorras 3 : 1 nimetatakse kuningveeks. Kuningvesi on eriline selle poolest, et reageerib vääris­metallidega (kulla, plaatina ja teistega).

Väävelhape (H₂SO₄)

Väävelhape on suure tihedusega õli­taoline vedelik ja üks tugevamaid happeid. H₂SO₄ lahustumisel vees eraldub suures koguses soojust. Väävel­hapet kasutatakse gaaside kuivatamiseks, kuna see seob vett. Väävel­hape söestab paljusid ühendeid, näiteks suhkrut. H₂SO₄ tarvitatakse veel väetiste, värvide (nt indigo­karmiini), lõhke­ainete, plastide ja ravimite tootmisel. Kontsentreeritud H₂SO₄ võib olla ka auto­akude täite­vedeliku koostises.

Süsihape (H₂CO₃)

Süsinikdioksiid (CO₂) lahustub vees sellega osaliselt reageerides ja moodustab väga nõrga happe – süsi­happe.

${\mathbf{CO}}_{\mathbf{2}}\mathbf{ }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}\mathbf{ }\mathbf{\to }\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{CO}}_{\mathbf{3}}$

Selline protsess toimub näiteks karastus­jookide valmistamisel. H₂CO₃ on eba­püsiv ning laguneb kergesti taas süsi­happe­gaasiks ja veeks, seetõttu eraldubki kihiseva joogi pudelit avades gaas (CO₂).

${\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}{\mathbf{CO}}_{\mathbf{3}}\mathbf{ }\mathbf{\to }\mathbf{ }{\mathbf{CO}}_{\mathbf{2}}\mathbf{\uparrow }\mathbf{+}\mathbf{ }{\mathbf{H}}_{\mathbf{2}}\mathbf{O}$

Fosforhape (H₃PO₄)

Puhas fosforhape on toa­temperatuuril värvitu tahke ja keskmise tugevusega hape. Laboris kasutatav H₃PO₄ vesilahus on õli­taoline vedelik. Fosforhapet toodetakse suures koguses ja kasutatakse laialdaselt, enamasti tehakse sellest fosforväetisi. Fosfor­hapet leidub pesuvahendites ja see on ka üks toidu lisaaineid. Näiteks lisatakse fosforhapet karastus­jookidesse, et neile maitset anda ja pidurdada neis mikro­organismide kasvu.

Süsi- ja fosforhappeanioone leidub ka meie veres, kus need hoiavad ja säilitavad õiget happe-aluse tasakaalu.