酸、鹼與離子平衡
酸解離常數
想像水裡有一大群酸分子,每一個都在決定是攥住自己的質子,還是把它放掉。有些酸很大方,幾乎放出每一個質子;另一些則很吝嗇,把大部分都留著。酸解離常數 Ka,就是用一個數字概括某種特定的酸有多願意交出它的質子。
它是酸 HA 在水裡分裂成 H+ 和剩下的 A- 這個平衡的平衡常數:Ka = [H+][A-] / [HA]。Ka 大,意味著分式上方佔上風——放出很多質子——所以這酸強。Ka 小,意味著大多數分子保持完整,所以這酸弱。由於 Ka 的取值橫跨好幾個數量級,化學家常常改用它的對數 pKa 來報告。
Ka 之所以重要,是因為它讓你不只是觀察、還能預測一份溶液會有多酸:從 Ka 和濃度,你可以算出 pH、設計緩衝液,或判斷兩種酸裡哪一種會佔主導。要注意的是,Ka 只在給定溫度下是固定的——改變溫度,這個常數就會移動。
醋酸(醋裡的成分)的 Ka ≈ 1.8 × 10⁻⁵,非常小,所以在溶液裡它大部分以完整分子的形式存在,只有極小一部分放出質子——這就是醋為什麼是弱酸的原因。
Ka 越大,酸越強;這個數字決定了平衡的位置。
對於鹼,有一個對應的鹼解離常數 Kb。對於一對共軛酸鹼,二者由 Ka × Kb = Kw 聯繫起來,Kw 是水的自偶電離常數,所以知道其一就能得到另一。
又稱
另見