酸、碱与离子平衡
酸解离常数
想象水里有一大群酸分子,每一个都在决定是攥住自己的质子,还是把它放掉。有些酸很大方,几乎放出每一个质子;另一些则很吝啬,把大部分都留着。酸解离常数 Ka,就是用一个数字概括某种特定的酸有多愿意交出它的质子。
它是酸 HA 在水里分裂成 H+ 和剩下的 A- 这个平衡的平衡常数:Ka = [H+][A-] / [HA]。Ka 大,意味着分式上方占上风——放出很多质子——所以这酸强。Ka 小,意味着大多数分子保持完整,所以这酸弱。由于 Ka 的取值横跨好几个数量级,化学家常常改用它的对数 pKa 来报告。
Ka 之所以重要,是因为它让你不只是观察、还能预测一份溶液会有多酸:从 Ka 和浓度,你可以算出 pH、设计缓冲液,或判断两种酸里哪一种会占主导。要注意的是,Ka 只在给定温度下是固定的——改变温度,这个常数就会移动。
醋酸(醋里的成分)的 Ka ≈ 1.8 × 10⁻⁵,非常小,所以在溶液里它大部分以完整分子的形式存在,只有极小一部分放出质子——这就是醋为什么是弱酸的原因。
Ka 越大,酸越强;这个数字决定了平衡的位置。
对于碱,有一个对应的碱解离常数 Kb。对于一对共轭酸碱,二者由 Ka × Kb = Kw 联系起来,Kw 是水的自偶电离常数,所以知道其一就能得到另一。
又称
另见