Happihapot

Happihapot eli oksohapotKivinen & Mäkitie: Kemia, s. 203, luku: Happihapot ovat happoja, joiden molekyyliissä on ainakin yksi happiatomi. Niissä on jonkin muun alkuaineen atomi keskusatomina, johon on kiinnittynyt yksi tai useampi OH-ryhmä, toisin sanoen hapon vetyatomi on liittynyt keskus­atomiin happiatomin välityksellä.

 Ominaisuuksia 
Epäorgaanisten happihappojen kemialliset kaavat ovat muotoa HmXOn, jossa X on keskus­atomina toimivan alku­aineen kemiallinen merkki ja para­metrien m ja n arvot riippuvat sen hapetusasteesta. Alkuaine X on yleensä epämetalli, mutta myös muutamat metallit, kuten kromi ja mangaani, muodostavat korkeimmilla hapetusasteillaan happi­happoja.

Yksin­kertaistetussa muodossa voidaan happi­hapon rakenne esittää muodossa M-O-H, jossa keskus­atomiin M voi kuitenkin OH-ryhmän lisäksi olla liittyneinä muitakin atomeja tai atomiryhmiä. Tällainen molekyyli voi liuoksessa jakautua ioneiksi kahdella tavalla:

 M-O-H ⇄ (M-O)- + H+
 M-O-H ⇄ (M+ + OH-

Jos keskusatomi M on voimakkaasti elektro­negatiivinen, se vetää voimakkaasti puoleensa happi­atomin elektroneja. Tällöin happi- ja vetyatomin välinen sidos on heikko ja yhdiste ionisoituu herkästi edellä ensimmäisenä esitetyn reaktioyhtälön mukaisesti. Yhdiste MOH on tässä tapauksessa siis happo, koska se luovuttaa protonin eli vety­ionin. Esimerkiksi typpi, rikki ja kloori ovat vahvasti elektro­negatiivisia alku­aineita, ja sen vuoksi typpihappo, rikkihappo ja perkloorihappo ovatkin vahvoja happoja.

Jos kuitenkin M:n elektro­negatiivisuus on pieni, yhdiste jakautuu ioneiksi jälkimmäisenä esitetyn reaktio­yhtälön mukaisesti, ja MOH on emäksinen hydroksidi. Tällaisia ovat esimerkiksi natriumhydroksidi (NaOH) ja kalsiumhydroksidi (Ca(OH)2). Jos M:n elektro­negatiivisuus on keskisuuri, yhdiste saattaa myös olla amfo­teerinen, jolloin se voi ionisoitua edellisellä tavalla emäksen ja jälkimmäisellä tavalla hapon läsnä ollessa.

Kuumennettaessa monista happi­hapoista lohkeaa vettä, jolloin syntyy hapon anhydridi. Tällaiset anhydridit ovat yleensä epä­metallien oksideja; esimerkiksi hiilidioksidi (CO2) on hiili­hapon (H2CO3) anhydridi ja rikkitrioksidi (SO3) rikki­hapon (H2SO4) anhydridi. Veden kanssa nämä anhydridit reagoivat muodostaen happi­happoja.

Happihappoja ovat myös orgaaniset hapot, kuten karboksyyli­hapot ja fenolit. Niiden molekyylirakenne on kuitenkin selvästi moni­mutkaisempi kuin epäorgaanisten happihappojen.

Suurin osa hapoista kuuluu happi­happoihin. Lavoisier otaksuikin 1700-luvulla, että happea on kaikissa hapoissa ja että se on syynä niiden happamuuteen. Tästä syystä hän antoikin kyseiselle alku­aineelle nimen oxygenium, joka johtuu hapon muodostajaa tarkoittavista kreikan­kielisistä sanoistaOtavan suuri Ensyklopedia, s. 1606, art. Happi, ja samaan asiaan viittaa myös hapen suomen­kielinen nimi. Myöhemmin Humphry Davy kuitenkin osoitti, että esimerkiksi suolahappo ei sisällä happeaOtavan suuri Ensyklopedia, s. 1605, art. Hapot ja emäkset, vaan se on vetykloridin (HCl) vesi­liuos. Tällaisia happoja, jotka eivät sisällä happea, nimitetään vetyhapoiksi.

 Epäorgaanisten happihappojen nimet 
Monille epäorgaanisille happihapoille käytetään vanhastaan nimiä, jotka päättyvät sanaan happo ja joissa lisäksi esiintyy sen alku­aineen nimi, jota hapossa on vedyn ja hapen lisäksi. Sellaisia ovat esimerkiksi rikkihappo, typpihappo ja fosforihappo.

Tämä käytäntö on täysin vakiintunut, ja myös IUPAC on sen hyväksynyt, mutta kemian nykyisen nimistön kannalta se on varsin poikkeuksellinen, koska muiden yhdisteiden systemaattiset nimet muodostetaan ainoastaan niiden koostumuksen ja molekyylirakenteen, ei muiden ominaisuuksien (kuten happo­luonteen) perusteella.Red Book 2005, s. 124, luku IR-8: Inorganic Acids and Derivatives

IUPAC ei kuitenkaan enää suosittele tulevaisuudessa löydettäville uusille yhdisteille happo-loppuisten nimien käyttöön­ottoa. Hapoille voidaankin käyttää myös nimiä, jotka muodostetaan liittämällä vastaavan anionin nimen eteen sana vety, esimerkiksi rikki­happoa voitaisiin nimittää vety­sulfaatiksi.Kivinen & Mäkitie: Kemia, s. 459–461, luku: Kemian nimistö: Hapot Täysin systemaattinen, IUPAC:in yleisten nimistö­sääntöjen mukainen (englanninkielinen) nimi rikkihapolle olisi kuitenkin dihydroxido­dioxido­sulfur ja sulfaatti-ionille tetra­oxido­sulfate(2-)Red Book 2005, s. 129–132, taulukko IR-8-1 (englanninkieliset nimet), mutta tällaisia nimiä ei juuri käytetä.

Sama alkuaine voi kuitenkin muodostaa vedyn ja hapen kanssa useitakin happoja. Tällöin hapon suomen­kielisessä nimessä käytetään happo-sanan sijasta sanaa hapoke sille hapolle, jonka molekyylissä on yksi happi­atomi vähemmän kuin varsinaisella hapolla ja joka useimmiten on samalla heikompi happo. Niinpä esimerkiksi rikki­happo on H2SO4 ja rikki­hapoke H2SO3, samoin vastaavasti typpi­happo HNO3 ja typpi­hapoke HNO2. Muissa kielissä nimet muodostetaan eri tavoin. Esimerkiksi englannin kielessä nämä erotetaan toisistaan käyttämällä alkuaineen nimessä johdinta -ic tai -ous; niinpä rikki­happo on sulfuric acid ja rikki­hapoke sulfurous acid. Jos happoja, jotka eroavat toisistaan happi­atomien lukumäärän perusteella, on enemmänkin, nimen alkuun lisätään eräissä tapauksissa vielä etuliite per- tai hypo-. Etuliitettä per- käytetään kuitenkin vain ryhmän 7 alkuaineiden ja halogeenien muodostamien happojen nimissä. Esimerkiksi kloorin muodostamat happihapot ovat seuraavat:
 hypokloorihapoke () HClO
 kloorihapoke () HClO2
 kloorihappo () HClO3
 perkloorihappo () HClO4

Niiden oksianionien ja niiden muodostamien suolojen nimissä, jotka saadaan poistamalla haposta vety­ionit, vastaa pääte -iitti sitä happoa, jonka nimessä on sana hapoke, ja -aatti sitä happoa, jonka nimessä on sana happo. Niinpä esimerkiksi sulfiitti-ioni on SO32- ja sulfaatti-ioni SO42-. Etuliitteitä hypo- ja per- käytetään myös anionien ja suolojen nimissä, esimerkiksi perkloraatti-ioni on ClO4-.

Muutamissa tapauksissa käytetään happihappojen ja myös niistä johtuvien anionien nimissä etu­liitteitä orto- ja para-, jolloin etuliite para merkitsee happoa, jonka voidaan ajatella muodostavan poistettaessa vastaavasta orto-haposta vettä. Esimerkiksi fosforihappoa (H3PO4) on toisinaan nimitetty myös orto­fosfori­hapoksi erotukseksi meta­fosfori­haposta (HPO3). IUPAC:in nykyisten ohjeiden mukaan etuliitettä orto- tulisi kuitenkin enää käyttää ainoastaan orto­telluuri­hapon ja ortoperjodi­hapon nimissä.Red Book 2005, s. 132, huomautus a

 Happihappoja 
 Alkuaine-ryhmä  Alkuaine (keskusatomi)  Hapon kaava  Hapon nimi  Vastaavan anionin kaava  Anionin nimi 6  kromi  H2CrO4  kromihappo  CrO42-  kromaattiH2Cr2O7  dikromihappo  Cr2O72-  dikromaatti 7  mangaani  HMnO4-  permangaanihappo  MnO4-  permanganaattiHMnO3  mangaanihappo  MnO3-  manganaatti teknetium  HTcO4  perteknetiumhappo  TcO4-  perteknetaattiHTcO3  teknetiumhappo  TcO3-  teknetaatti renium  HReO4  perreniumhappo  ReO4-  perrenaattiHReO3  reniumhappo  ReO3-  renaatti13  boori  H3BO3  boorihappo(aik. ortoboorihappo)  BO33-  boraatti(aik. ortoboraatti)(HBO2)n  metaboorihappo  BO2-  metaboraatti14  hiili  H2CO3  hiilihappo  CO32-  karbonaatti pii  H4SiO4  piihappo(aik. ortopiihappo)  SiO44-  silikaatti (aik. ortosilikaatti)H2SiO3  metapiihappo  SiO32-  metasilikaatti14, 15  hiili, typpi  HOCN  syaanihappo  OCN-  syanaattiHNCO  isosyaanihappo  NCO-  isosyanaattiHONC  räjähdyshappo(fulmiinihappo)  ONC-  fulminaatti 15  typpi  HNO3 typpihappo  NO3-  nitraattiHNO2  typpihapoke  NO2-  nitriittiHNO4  peroksotyppihappo  NO4-  peroksonitraattiHOONO  peroksotyppihapoke  OONO-  peroksonitriittiH2NO2  nitroksyylihappo  NO22-  nitroksylaattiH2N2O2  hypotyppihapoke  N2O22-  hyponitriitti fosfori  H3PO4  fosforihappo(aik. myös ortofosforihappo)  PO43-  fosfaatti(ortofosfaatti)HPO3  metafosforihappo  PO3-  metafosfaattiH4P2O7  difosforihappo(pyrofosforihappo)  P2O74-  difosfaatti(pyrofosfaatti)H3PO5  peroksomonofosforihappo  PO33-  peroksomonofosfaatti(HO)2OP-PO(OH)2  hypofosforihappo(difosfori(IV)happo)  O2OP-POO22-  hypofosfaatti(difosfaatti(IV))(HO)2P-O-PO(OH)2  difosfori(III,V)happo  O2-P-O-POO22-  difosfaatti(III,V) H2PHO3  fosfonihappo  PHO33-  fosfonaatti H2P2H2O5  difosfonihappo  P2H2O35-  difosfonaatti HPH2O2  fosfiinihappo  PH2O2-  fosfinaatti arseeni  H3AsO4  arseenihappo  AsO43-  arsenaatti H3AsO3  arseenihapoke  AsO33-  arseniitti 16  rikki  H2SO4  rikkihappo  SO42-  sulfaatti H2SO3  rikkihapoke  SO32-  sulfiitti H2S2O7  dirikkihappo  S2O72-  disulfaatti H2SO5  peroksomonorikkihappo  SO52-  peroksomonosulfaatti H2S2O8  peroksodirikkihappo  S2O72-  peroksodisulfaatti H2S2O3  tiorikkihappo  S2O32-  tiosulfaatti H2S2O6  ditionihappo  S2O62-  ditionaatti H2S2O5  dirikkihapoke  S2O52-  disulfiitti H2S2O2  tiorikkihapoke  S2O22-  tiosulfiitti H2S2O4  ditionihapoke  S2O42-  ditioniitti H2SO2  sulfoksyylihappo  SO22-  sulfoksylaatti H2SxO5  polytionihapot(x = 3, 4...)  SxO52-  polytionaatit seleeni  H2SeO4  seleenihappo  SeO42-  selenaatti H2SeO3  seleenihapoke  SeO32-  seleniitti telluuri  H6TeO6  telluurihappo  TeO66-  ortotelluraatti H2TeO3  telluurihapoke  TeO32-  telluriitti 17  kloori  HClO4  perkloorihappo  ClO4-  perkloraatti HClO3  kloorihappo  ClO3-  kloraatti HClO2  kloorihapoke  ClO2-  kloriitti HClO  hypokloorihapoke  ClO-  hypokloriitti bromi  HBrO4  perbromihappo  BrO4-  perbromaatti HBrO3  bromihappo  BrO3-  bromaatti HBrO2  bromihapoke  BrO2-  bromiitti HBrO  hypobromihapoke  BrO-  hypobromiitti jodi  HIO4  perjodihappo  IO4-  perjodaatti H5IO6  ortoperjodihappo  IO35-  ortoperjodaatti HIO3  jodihappo  IO3-  jodaatti HIO  hypojodihapoke  IO-  hypojodiitti

 Lähteet 




 Viitteet 

Luokka:Happiyhdisteet
Luokka:Vety-yhdisteet
Luokka:Hapot
Luokka:Kemiallinen nimeäminen