Mihin perustuu happojen ja emästen syövyttävä vaikutus? Mikä reaktio tapahtuu aineen syöpyessä?
Hapot ja emäkset ovat reaktiivisia yhdisteitä, jotka vaikuttavat eri tavoin erilaisiin materiaaleihin. Klassisen happo-emäskäsityksen mukaan happo määritellään yhdisteenä, joka luovuttaa protonin eli vetyionin. Emäs taas määritellään yhdisteenä, joka vastaanottaa protonin.
Yleisesti voidaan ajatella, että happo reagoi emäksen kanssa ja toisin päin, mutta poikkeuksia esiintyy. On myös olemassa esimerkiksi Lewisin happoja ja emäksiä, jotka vastaanottavat ja luovuttavat elektronipareja. Todennäköisesti kysymyksessäsi haluat keskittyä ensin mainittuihin, vetyionia ”pallotteleviin” yhdisteisiin.
Vesiliuoksen happamuus määritellään oksoniumionin (H3O+) pitoisuuden perusteella. Oksoniumioni syntyy esimerkiksi, kun vetykloridi (suolahappo) luovuttaa vesimolekyylille vetyionin seuraavan reaktioyhtälön mukaisesti:
HCl + H2O → H3O+ + Cl−
Emäs, esimerkiksi natriumhydroksidi, taas toimii vesiliuoksessa seuraavasti:
NaOH → Na+ + OH−
Happojen syövyttävä vaikutus perustuu vetyionin reaktioihin. Esimerkiksi metallien tapauksessa vesiliuoksessa oksoniumionin reaktiivisella vedyllä on vahva hapettava vaikutus epäjaloihin metalleihin. Kun metalli hapettuu (esim. rauta ruostuu), vetyioni pelkistyy ja syntyy puhdasta vetykaasua:
2 H3O+ (aq) + Fe (s) → Fe2+ (aq) + H2 (g) + 2 H2O (l)
Hapettuneet rautaionit (Fe2+) joko liukenevat vesiliuokseen tai saostuvat suolana kohdatessaan vastaionin.
Jalometallien syöpyminen perustuu hapettavien happojen anionien yhteisvaikutukseen vetyionin kanssa. Myös vetyfluoridihappo voi syövyttää lasia sen sisältämän fluorin reagoidessa lasin silikaattien kanssa.
Eloperäisten materiaalien tai synteettisten hiilivetyjen syöpymisessä positiivinen vetyioni hakeutuu orgaanisissa molekyyleissä olevien negatiivisten osittaisvarausten (esim. happea sisältävien ryhmien) tai emäksenä toimivien ryhmien luo. Tällöin voi tapahtua pitkien hiilivetyketjujen pilkkoutumista tai orgaanisten yhdisteiden muuntumista vesiliukoisiksi.
Emästen tapauksessa syöpyminen tapahtuu lähinnä eloperäisissä materiaaleissa, joissa ne sen tekevätkin hyvin tehokkaasti. Esimerkiksi viemärinavausaine on miltei puhdasta natriumhydroksidia. Hydroksidi-ionit toimivat emäksenä hiilivetyketjujen happamille vedyille tai napsivat helposti heikosti kiinnittyneitä vetyjä. Heikosti kiinnittyneitä vetyjä ovat lähinnä sellaiset vedyt, jotka ovat kiinnityneet positiivisesti osavarauksellisiin hiiliin. Tällöin hiiliketjut muuttuvat joko vesiliukoisiksi tai pilkkoutuvat.
