Miten neutralointi toimii?
Tämä kuvaus kuvaa happo-emäsreaktioita vedessä. (Se toimii hieman eri tavalla muissa liuottimissa, mutta sinun ei tarvitse miettiä sitä liikaa ennen kuin opiskelet edistyneempää kemiaa). Happo on elektrolyytti (vahva tai heikko), joka tuottaa H+-ioneja liuetessaan veteen. Vetyioneja kutsutaan myös protoneiksi, koska vetyydin on pelkkä protoni (ellei kyseessä ole raskaampi isotooppi, mutta se on harvinaista). Happoja kutsutaan joskus ”protoninluovuttajiksi”, mikä tarkoittaa, että ne luovuttavat protoneja, mutta tämä ei ole kovin hyvä sana, koska liuotin vetää protonit pois, eikä liuennut aine pudota niitä. Esimerkkejä vahvoista hapoista ovat HCl ja H2SO4, joita kutsutaan suolahapoksi ja rikkihapoksi. Rikkihapossa on kuitenkin kaksi protonia sitoutuneena sulfaatti-ioniin, ja vain toinen irtoaa kokonaan (aivan kuten tässä käsitellyissä heikoissa elektrolyyteissä), joten rikkihapon liuoksessa on vetyioneja, bisulfaatti-ioneja ja sulfaatti-ioneja. Aivan kuten saostusreaktioissa, jos lisätään emästä, molemmat protonit saattavat irrota kokonaan ja reagoida emäksen kanssa. Happoja kutsutaan monoproottisiksi, diproottisiksi jne. riippuen siitä, kuinka monta hapanta protonia niissä on. HCl, etikkahappo (etikka, CH3COOH) ja typpihappo (HNO3) ovat monoprotisia happoja. (Etikkahapolla on muitakin protoneja, mutta vain viimeinen on hapan.) Rikkihappo ja monet muut ovat diproottisia happoja.
Emäksellä tarkoitetaan elektrolyyttiä (vahvaa tai heikkoa), joka tuottaa vesiliuokseen liuetessaan hydroksidi-ioneja. Tämä voi johtua siitä, että se on hydroksidisuola, kuten NaOH, tai siitä, että se ottaa vetyioneja vedestä jättäen jäljelle hydroksidia. Hyvä esimerkki tästä on ammoniakki, NH3, jota käytetään joskus kodin puhdistusaineissa. Ammoniakki reagoi veden kanssa muodostaen ammoniumhydroksidia (mutta vain vähän, ~1 % ammoniakista reagoi):
\
Yleisesti emäkset reagoivat vetyionien kanssa. Näin tapahtuu neutraloituminen. Happo tuottaa vetyioneja ja emäs hydroksidi-ioneja. Nämä reagoivat keskenään muodostaen vettä. Jäljelle jäävät haposta tullut anioni ja kationi, joten jos vesi haihdutetaan, saadaan suola. Yleinen reaktio näyttää tältä:
\
Kokonaisuudessaan reaktio on:
\
Siten vetyionit, jotka tekevät hapoista happoja happamia, kuluvat, ja emäksistä emäksisiä tekevä hydroksidi kuluu myös, ja jos hapon ja emäksen moolimäärät ovat yhtä suuret, jäljelle jää vain neutraalia vettä ja suola. (Itse asiassa asia on hieman monimutkaisempi kuin tämä, jos happo tai emäs on heikko. Liuoksesta tulee todella neutraali vasta, kun mooleja on yhtä paljon, jos molemmat ovat vahvoja.)