Happed

Üks happele iseloomulikumaid tunnuseid on hapukas maitse, selle järgi on happed ka oma nimetuse saanud. Tsitruselised, näiteks sidrun, laim ja 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. Happed on söövitavad ja tekitavad tõsiseid 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 vesiniku aatom. Tuntumate hapete valemid ja nimetused on kirjas kõrval­olevas tabelis.

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

Kõik ained, mille molekulid sisaldavad vesiniku aatomeid, pole veel happed. Näiteks metaani (CH₄) molekul sisaldab nelja vesiniku aatomit, kuid pole hape. Gaasiline vesinik H₂ pole samuti hape. Need ained ei anna vesilahusesse vesinikioone.

Happe anioon koosneb ühest või mitmest keemilisest elemendist. Happe aniooni laengu suurus vastab vesinik­ioonide arvule happe molekulis. Igal happe anioonil on oma nimetus. Näiteks karboniseeritud karastustus­jookides sisalduv süsihappe (H₂CO₃) anioon on laenguga –2 (vastab kahele vesinik­ioonile) ja seda nimetatakse karbonaatiooniks.

Süsihape – H₂CO₃, happe anioon – CO₃^2–, karbonaatioon

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

Happe kasutusvaldkond sõltub otseselt happe omadustest. Peale eelkäsitletud omaduste on oluline veel happe tugevus. Hape on seda tugevam, mida suurem osa happe molekulidest on jaotunud ioonideks. Näiteks soolhape on väga tugev hape, st kõik happe molekulid on jaotunud ioonideks. Äädikhape on nõrk hape ja esineb lahuses peamiselt molekulidena, ioone on lahuses vähe.

Siinkohal tuleb vahet teha happe tugevusel ja kontsentratsioonil. Kontsentratsioon näitab happe sisaldust lahuses. Kontsentreeritud happe lahuse korral on hapet lahuses rohkem kui lahja lahuse korral. Näiteks sisaldab kontsentreeritud lämmastik­happe lahus hapet umbes 70%, lahjemas happe­lahuses võib lämmastikhapet olla vaid 30%.

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

Hapete lahjendamisel tuleb hapet valada peene joana vette. Kui valada vett happesse, võib happe jagunemisel ioonideks eralduda nii palju soojust, et vesi aurustub ja happe lahus pritsib anumast välja.

Kui hapet satub nahale, tuleb see esmalt voolava veega maha pesta. Vajadusel tuleb kahjustatud kohta lahja söögisooda või nuuskpiirituse lahusega loputada ning seejärel uuesti veega puhtaks pesta. Kindlasti tuleks teavitada juhtunust õpetajat.

Vesinikkloriidhape ehk soolhape (HCl)

Soolhape on värvuseta vedelik, millele annab iseloomuliku terava lõhna eralduv gaasiline vesinikkloriid. Eralduv gaas söövitab hingamisteede kudesid, mistõttu ei tohi seda sisse hingata. Soolhape on väga tugev hape, kuna HCl on lahuses täielikult ioonideks jagunenud.

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

Maomahla koostisainena tagab soolhape toiduainete seedimise. 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 orgaanilised 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) ja värve (nt nitrovärve) ning raketi­kütuseid.

Kontsentreeritud soolhappe ja lämmastik­happe segu vahekorras 3 : 1 nimetatakse kuningveeks. Kuningvesi on eriline selle poolest, et lahustab vääris­metalle (kulda, plaatinat jt).

Väävelhape (H₂SO₄)

Väävelhape on raske õlitaoline vedelik ja üks tugevamaid happeid. H₂SO₄ lahustumisel vees eraldub suures koguses soojust. Väävelhapet kasutatakse gaaside kuivatamiseks, kuna see seob vett. Väävelhape söestab paljusid orgaanilisi 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 karastus­jookide valmistamisel. H₂CO₃ on eba­püsiv ning laguneb kergesti 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, keskmise tugevusega hape. Laboris kasutatav H₃PO₄ vesilahus on õli­taoline vedelik. Fosforhapet toodetakse suurtes kogustes 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 fosforhappe ioone leidub ka meie veres, kus need hoiavad ja säilitavad õiget happe-alus tasakaalu.