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强酸

2021-07-16 12:27:51
碱化学
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强酸,是指在水溶液中接近完全电离的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)却是高度腐蚀性,而且能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:

HA(aq)→ H(aq)+ A(aq)

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可被近似认为完全离解,因此氢离子在水中的浓度可被认为等同于将该酸带到其他的溶液当中:

[HA] = [H] = [A];pH = −log[H+]

酸性强度的判别

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:

  1. 电负性:在同一元素周期下其共轭碱的负电性愈高,它的酸度就愈高。
  2. 原子半径:原子半径增加,其酸度也会增加。以氢氯酸及氢碘酸为例,两者均是强酸,在水中均会电离出100%的相应离子。但是氢碘酸的酸度比氢氯酸要强,这是因为碘的原子半径远大于氯的原子半径。带有负电荷的碘阴离子拥有较离散的电子云,因此与质子(H)的吸力较弱,因此,氢碘酸电离(去质子化)的速度更快。
  3. 电荷:电离后的物质愈带有正电荷,就愈高酸度。因此中性分子较阴离子容易放出质子,阳离子也比起其他分子均具有更高酸度。

强酸

常见强酸

(从最强到最弱)

  • 过氯酸HClO4
  • 氢碘酸HI
  • 氢溴酸HBr
  • 盐酸HCl
  • 硫酸H2SO4(Ka1/只限于第一酸度系数)
  • 对甲苯磺酸CH3C6H4SO3H
  • 硝酸HNO3
  • 水合氢离子H3O或H。为方便起见,通常会以H取代H3O。但要注意的是,单独而孤立的质子在带有极性的水中不可能存在,而是常与水分子的其中一对孤偶电子对结合。
  • 一些化学家将氯酸(HClO3),溴酸(HBrO3),过溴酸(HBrO4),碘酸(HIO3),和过碘酸(HIO4)也列为强酸,但是没有被公认。

超强酸

(从最强到最弱)

参见

参考文献

Christopher A. Reed. Carborane acids. New "strong yet gentle" acids for organic and inorganic chemistry(Full article(reprint)). Chem. Commun.: 1669–1677. doi:10.1039/b415425h.

Strachan, John. A deadly rinse: The dangers of hydrofluoric acid. Professional Carwashing & Detailing. January 1999 [2008-04-30]. (原始内容存档于2008-04-09).

  • Hill, John W., et al. "General Chemistry." 4th ed. New Jersey: Prentice Hall, 2005.

外部链接