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老油條
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更新:2013/12/6
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單質子酸的化學特性概述 monoprotic acids
常見的單質子酸的Ka值:
公式 名稱 Ka值
HSO4－ 硫酸氫根離子 1.2×10－2
HClO2 亞氯酸 1.2×10－2
HC2H2ClO2 單氯醋酸 1.35×10－3
HF 氫氟酸 7.2×10－4
HNO2 亞硝酸 4.0×10－4
HC2H3O2 醋酸 1.8×10－5
[Al(H2O)6]3+水基鋁離子(Ⅲ)1.4×10－5
HOCl 次氯酸 3.5×10－8
HCN 氫氰酸 6.2×10－10
NH4+ 銨離子 5.6×10－10
HOC6H5 酚 1.6×10－10
上表是“單質子酸monoprotic acids”和它們的平衡常數Ka值。（酸性強度由下而上增強）特別留意表中沒有列舉出強酸。
1.像HCl這樣的強酸分子被放到水中，解離的平衡位置會如何呢？
HCl(aq)←→H+(aq)+Cl－(aq)
2.由于平衡位置大幅地移往右邊，所以，原本HCl的濃度幾乎測不出來。這種情況讓我們幾乎無法精確地計算出Ka值；Ka=[H+][Cl－]/[HCl] 分母[HCl]數值非常小而且不確定。
3.【例題7.1】利用單質子酸的酸性強度表，判斷這些堿的強度，并根據堿性強度來排列：H2O、F－、Cl－、NO2和CN－。
4.【解題】還記得前面的課文說，“水”的堿性，跟“強酸的共軛堿”相比是更強的堿，但是跟“弱酸的共軛堿”相比是更弱的堿。這個規則可達到下列的順序：
Cl－＜H2O＜弱酸的共軛堿
弱堿——→強堿
5.其馀共軛堿的堿性強度大小，依據一個原則：酸的強度與它共軛堿的強度相反（酸的強度愈強，共軛堿的堿性愈弱，酸的強度愈弱，共軛堿的堿性愈強）。依照表的順序
HF的Ka＞HNO2的Ka＞HCN的Ka
6.所以，這些酸的共軛堿，堿性強度順序應該是
F－＜NO2－＜CN－
7.把以上判斷出來的順序整合起來，得到堿性強弱順序
Cl－＜H2O＜F－＜NO2－＜CN－
翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》
徐弘毅：
1.“單質子酸monoprotic acids”的平衡常數Ka值愈大，代表單質子酸愈容易吐出的質子，解離后的“質子濃度”與“共軛堿濃度”愈高，酸性較強。
2.但是，“氯化氫HCl”的情況特殊，“HCl”是強酸，溶解于水中幾乎完全解離，造成原本“HCl”的濃度幾乎測不出來，造成Ka值趨近于“零”。
3.雖然“HCl”的數值小到幾乎測不出來，但是它的酸性比“硫酸氫根離子HSO1－”、“亞氯酸HClO2”、“單氯醋酸HC2H2ClO2”等等更酸。
4.“氯化氫HCl”的“共軛堿Cl－”和“水H2O”，誰的堿性比較強？“氯化氫HCl”溶于水幾乎完全解離，解離之后的“共軛堿Cl－”完全沒有能力跟“水”爭奪“質子H+”，顯示“水”的堿性比較強。
5.為什么酸的強度愈強，共軛堿的堿性愈弱，酸的強度愈弱，共軛堿的堿性愈強？
6.“酸acid”的強度愈強，代表它愈有能力解離出“質子H+”，“質子H+”被扮演堿性角色的“水H2O”奪走得愈多，“共軛堿”從“水H3O+”搶回“質子H+”的能力愈弱。
7.“氟離子F－”、“亞硝酸根離子NO2－”、“氰根離子CN－”誰的堿性比較強？
8.“氫氟酸HF”的平衡常數Ka值是7.2×10－4，數值最大，酸性最強；“亞硝酸HNO2”的平衡常數ka是4.0×10－4，數值居中，酸性居中；“氫氰酸HCN”的平衡常數Ka是6.2×10－10，數值最小，酸性最小。
9.所以，“氫氟酸HF”的共軛堿“氟離子F－”堿性最弱，“亞硝酸HNO2”的共軛堿“亞硝酸根離子NO2－”堿性稍強，“氫氰酸HCN”的共軛堿“氰根離子CN－”堿性最強。
10. 由于這些“酸”都沒有完全解離，代表它們的“共軛堿”都有相當的能力從“水”手中搶回“質子”，所以，這些“共軛堿”的堿性都比“水”強。
11. 所以，堿性由弱而強的順序是，Cl－＜H2O＜F－＜NO2－＜CN－。 |
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