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酸
✍ dations ◷ 2025-06-25 17:09:15 #酸
酸(有时用“HA”表示)的传统定义是当溶解在水中时,溶液中氢离子的浓度大于纯水中氢离子浓度的化合物。换句话说,酸性溶液的pH值小于水的pH值(25℃时为水的pH值是7)。酸一般呈酸味,但是品尝酸(尤其是高浓度的酸)是非常危险的。酸可以和碱发生中和作用,生成水和盐。酸可分为无机酸和有机酸两种。酸在化学中主要有以下三种定义:所有存在于天然食物中的有机酸都是弱酸。所有酸在水溶液中,在特定条件下,可以产生可供化学反应的(水合)氢离子H3O+,从而表达出酸性。这包括两类情形:难溶酸如H4SiO4,其溶于水的分子亦可电离产生H3O+:电离产生的H3O+可与碱发生化学反应。当酸充分强时,电离产生的H3O+浓度大,可与活泼金属反应产生氢气,或与特定的盐发生复分解反应。纯水电离产生的H3O+与OH-浓度相同。酸性物质溶于水的分子将以上述两类方式之一造成H3O+浓度上升,超过OH-浓度。酸溶液的H3O+离子浓度愈高,其酸度就愈高。盐基度是一种酸的每个分子最多能电离出的氢离子的数目。除一元酸以外的酸都称为二元酸或多元酸。强酸,是指在水溶液中完全电离的酸(硫酸这类多元酸不在此限),或以酸度系数的概念理解,则指pKa值< −1.74的酸。这个值可以理解为在标准状况下,氢离子的浓度等同于加入强酸后的溶液浓度。大部分强酸均是腐蚀性的,但当中亦有例外。例如超强酸当中的碳硼烷酸(H(CHB11Cl11),其酸性比硫酸高百万倍,但却完全不带有腐蚀性;相反,弱酸当中的氢氟酸(HF)却带有高度腐蚀性。它能够溶解极大部分的金属氧化物,诸如玻璃及除了铱以外的所有金属。强酸在水溶液中完全离解的化学方程式如下所示:一般酸不会在水中完全离解,因此多以化学平衡而不是完全反应的形式表示,弱酸就是指不完全离解的酸。用酸度系数作为区别强酸与弱酸的作用并不明显(因为数值差距较难理解及不明显),因此用方程式去区别两者更为合理。由于强酸在水溶液中完全离解,因此氢离子在水中的浓度等同于将该酸带到其他的溶液当中:除了透过计算pH值来衡量不同酸的强度外,透过观察以下的性质也可以判别出不同类别的酸的强度:Acidity Grade,一种新的酸碱度定义,可以取代过去一直沿用的pH表示酸碱度。此一定义首先由荷兰化学家亨克·凡·鲁贝克(Henk van Lubeck)在美国《化学教育杂志》上提出。A
G
=
log
[
H
+
]
[
OH
−
]
=
p
O
H
−
p
H
{displaystyle AG=log { over },!=pOH-pH}式中
[
H
+
]
{displaystyle ,!}
和
[
OH
−
]
{displaystyle ,!}
分别代表氢离子和氢氧根离子的物质的量浓度。与pH相比,它有如下3个明显的优势:此外,AG的值域是R,而传统上pH的值域是0~14。(从强到弱)超强酸通常指酸性比纯硫酸更强的酸。简单的超强酸包括三氟甲磺酸(CF3SO3H)和氟磺酸(FSO3H),它们的酸性都是硫酸的上千倍。在更多的情况下,超强酸不是单一纯净物而是几种化合物的混合物。超强酸这一术语由詹姆斯·布莱恩特·科南特(James Bryant Conant)于1927年提出。乔治·安德鲁·欧拉因其在碳正离子和超强酸方面的研究获得1994年诺贝尔化学奖。常见的超强酸(从最强到最弱):;注:pKa值,哈米特酸度函数
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