酸鹼平衡與滴定

拉平效應

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想像一所學校,凡是跑得夠快、能完賽的學生一律記為「第一名」——計時器封了頂,真正飛快的和只是挺快的看起來一模一樣。水對強酸就是這麼做的:任何積極到能把質子完全放出的酸,最後都顯得一樣強,因為水只能記錄到那麼多。

拉平效應是這樣一個現象:一種溶劑無法區分比它自身共軛酸更強的諸種酸,也無法區分比它自身共軛鹼更強的諸種鹼。在水中,每一種強酸都完全轉化為水合氫離子,所以鹽酸、硝酸和高氯酸都表現得彷彿強度相同——即水合氫離子的強度,那是水所能容納的最強的酸。它們真實的差別被拉平、被壓扁到一個共同的天花板。

這一點之所以重要,是因為它解釋了為什麼 pH 計無法給強酸排名,以及為什麼化學家有時會更換溶劑來把它們區分開。一個誠實而實用的解決辦法是改用一種更弱、更具區分力的溶劑,比如冰醋酸,它不願接受質子,於是讓那些更強的酸得以拉開、顯出它們真實的次序——這正是許多非水滴定的基礎。

把等莫耳的鹽酸和高氯酸分別溶於水,二者給出的 pH 完全相同;只有在像醋酸這樣不太接受質子的溶劑中,高氯酸才顯露出它是兩者中更強的那一個。

水把所有強酸都拉平到水合氫離子的強度。

拉平效應是雙向的:水同樣把所有強鹼拉平到氫氧根離子的強度。要給很強的鹼排名,你同樣需要一種不願放出質子的溶劑。

又稱
levelling effect拉平作用拉平作用