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15.3: 水:布朗斯特-劳里酸和碱
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水:布朗斯特-劳里酸和碱
 
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15.3: 水:布朗斯特-劳里酸和碱

布伦斯特德-劳里酸和水之间的反应称为酸电化。例如,当氟化氢溶解在水中并电离时,质子从氟化氢分子转移到水分子中,产生氢离子和氟化物离子:

 Image1

当一个物种接受来自水分子的质子时,就会发生碱性电离。在下面的示例中,丙5NH5的丙烯分子在溶解在水中时进行基电因化,产生氢氧化物和硫化铀离子:

 Image2

前面的电化反应表明,水可以同时作为碱基(如氟化氢的反应)和酸(如氨的反应)。能够捐赠或接受质子的物种被称为两栖动物,或者更笼统地说,是两栖动物,根据布伦斯特德-劳里定义,这个术语可用于酸和碱基。下面的方程显示了两个两栖物种,碳酸氢酸离子和水的两种可能的酸碱反应:

 Equation1

第一个方程表示碳酸氢酸作为酸,以水为基,而第二个方程表示碳酸氢酸作为碱基的反应,以水为酸。当碳酸氢盐被添加到水中时,这两种平衡同时建立,由此产生的溶液的组成可以通过适当的均衡计算来确定。在液态中,两栖物质的分子可以相互反应,如下方程中水的示例所示:

 Image3

像分子一样对产生离子做出反应的过程称为自给。液态水发生自动化的程度非常轻微:在25°C时,大约十亿分之二的水分子被电离。水自化过程的程度反映在其平衡常数值、水离子产品常数、KW:

 Equation2

纯净水的轻微电化反映在平衡常数的小值上:在25°C时,KW值为1.0×10-14。

 Equation3

这个过程是内热的,因此电化程度和由此产生的氢离子和氢氧化物离子的浓度会随着温度升高而增加。例如,在 100 °C 时 ,KW 值约为 5.6 ×10 +13,大约是 25 °C 值的 50 倍。

水的自动化产生相同数量的氢化氢和氢氧化物离子。因此,在25°C的纯净水中:

 Equation4

溶液中这些离子的浓度往往是溶液特性和其其他溶液的化学行为的关键决定因素,并且已经开发了特定的词汇来相对地描述这些浓度。如果溶液含有同等浓度的氢化氢离子和氢氧化物离子,则该溶液是中性的:酸性,如果它含有比氢氧化物离子更浓度的氢化铀离子;和基本的,如果它含有比氢氧化物离子浓度低的水离子。

酸性、基本和中性解决方案关系摘要

分类 相对离子浓度 pH在25°C
酸性 [H3O+]=[]] pH和lt:7
中性 [H3O+= [哦]] pH=7
基本 [H3O+][]] pH>7

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第 14.1 节: 布伦斯特德 - 劳里酸和碱, 和第 14.2 节: ph 和 poh

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