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15.2: 酸碱强度和解离常数
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Acid/Base Strengths and Dissociation Constants
 
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15.2: 酸碱强度和解离常数

当溶解在水中时,酸或碱的相对强度是其电离的程度。 如果电离反应基本上是完整的,则该酸或碱被称为强;如果电离相对较少,则该酸或碱弱。 相比强的来说,有更多的弱酸和碱。 下面列出了最常见的强酸和碱:

HI
强酸 强碱
HClO4 LiOH
HCl NaOH
HBr KOH
Ca(OH) 2
HNO3 SR (OH) 2
H2SO4. BA (OH) 2

酸的相对强度可以通过在水溶液中测量其平衡常数来量化。 在同一浓度的溶液中,酸离子的电离强度越强,因此产率的水合氢离子浓度比弱酸高。 一种酸的平衡常数称为酸离子常数 Ka。 对于酸 HA 的反应:   

Eq1

酸离子常数的写为  

Eq2

其中浓度是均衡的。 虽然水是反应中的反应物,但也是溶剂,因此我们不在方程中包括 [H2O]。 酸的Ka越大,H3O+ 和 A的浓度相对于平衡混合物中的非电离酸浓度越大,酸越强。 当≈∞完全电离时,一种酸被分类为“强”,在这种情况下, HA 的浓度为零,酸电离常数为不可测量的大 (Ka )。 部分电离的酸被称为“弱”,其酸性电离常数可以通过实验测定。

为了说明这一想法,下面显示了三个酸电离方程和kA值。 电离常数从所列方程式的第一个增加到最后一个,表示相对酸强按 CH3CO2H < HNO2 < HSO4 的顺序增加。

Eq3-5

另一种衡量酸强度的方法是其电离百分比。 弱酸的电离百分比是根据平衡混合物的成分定义的:  

Eq6

其中分子相当于酸偶联物碱的浓度 (根据化学计量法, [a ] = [H3O+])。 与 Ka 值不同,弱酸的电离百分比随酸的初始浓度而变化,通常随着浓度的增加而下降。

就像酸一样,碱的相对强度反映在水溶液中其基电离常数 (KB) 的幅度中。 在同一浓度的溶液中,碱离子化程度越高,因此产率比弱碱的氢氧化物离子浓度更高。 强度较高的碱的电离常数大于强度较低的碱。 对于碱, B 的反应:  

Eq7

电离常数被写入为  

Eq8

下面对三种弱碱的数据进行的检查显示,碱强度的增加顺序为 NO2 < CH2 CO2 < NH3

Eq9-11

对于酸,碱的相对强度也反映在其百分比电离中,计算为

Eq12

但会因碱电离常数和溶液的初始浓度而异。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第14.3节:酸和碱的相对强度。

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Acid/Base Strengths Dissociation Constants Strong Acid Strong Base Weak Acid Weak Base Hydrochloric Acid Sodium Hydroxide Acetic Acid Acetate Equilibrium Constant Acid Dissociation Constant (Ka) Concentration Of Products Concentration Of Reactants Water Exclusion Nitrous Acid Kb Base Dissociation Constant

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