酸度系数(酸碱质子理论的概念之一)
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更新时间:2023-05-19
酸度系数
酸碱质子理论的概念之一
基本信息
中文名 | 酸度系数 |
外文名 | Acidity coefficient;pK ₐ |
类型 | 化学术语 |
符号 | pK ₐ |
计算公式 | 酸度系数=pKa酸度系数 |
别名 | pK ₐ酸度系数;酸离解常数; |
代号 | K ₐ值 |
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影响因素
酸的电离反应通式如图。
从定性角度分析,则可以通过下面的理论粗略比较酸中键能大小判断酸的酸性强弱:
结合上面的理论,使用鲍林规则可以半定量地判断含氧酸的,其理论是:多元含氧酸逐级电离常数之比约为,即差值为5;含氧酸的与非羟基氧数量(N)有关,。由此可判断,无非羟基氧的酸为弱酸,有一个的为中强酸,两个或三个的为强酸。
含氧酸的中心原子R对其酸性有着重要影响,R的半径越小,电负性越大,氧化数越高,则R吸引电子的能力越强,降低了-OH上的电子云密度,使其容易电离。这个规则称为R-O-H规则。使用离子势可以半定量地判断含氧酸的酸性大小,其计算公式为,其中z为中心阳离子电荷,r为中心阳离子半径。离子势反映了中心原子的极化作用强弱,离子势越高,酸性越强。
分子的异构现象亦可对造成影响。例如反丁烯二酸与顺丁烯二酸的分子结构几乎完全相同,只是前者为反式结构,后者为顺式结构。顺丁烯二酸在一级电离时由于形成氢键,而使它比反丁烯二酸容易电离,二级电离时由于破坏氢键,使得它比反丁烯二酸难电离。
氢键也会对有一定影响,例如前面所提到的氟化氢,其成为弱酸的原因不仅在于H-F键能相对较大,还在于其电离后由氢键形成了稳定的离子对,不能完全发挥出酸的作用。
区别联系
在水溶液中由于酸及其共轭碱的电离作用就等同于水的自我离子化,酸度系数与碱度系数(pK)的和就相等于水的离解常数(),在25℃下。
由于与的积是一常数,较强的酸即代表较弱的共轭碱;较弱的酸,则代表较强的共轭碱。
实际应用
•判断一种质子酸(可以电离出的酸)在一种质子溶剂(可结合的溶剂)中是否电离完全。若一种酸的小于溶剂化质子(溶剂的共轭酸)的,则这种酸在此溶液中可以视作完全电离。
•计算酸溶液的pH值、共轭碱的强度等。
•计算出缓冲溶液的pH值,在亨德森-哈塞尔巴尔赫方程亦可得出以上结论。
缓冲溶液
如果缓冲溶液中弱酸浓度与其酸根离子浓度相等,则:,由此可看出,缓冲溶液的pH值不受稀释所影响,然而这个结论是在忽略水的电离下得出的,如果稀释足够倍数,其最终结果仍是趋于pH=7。由此公式,可通过滴定来测量弱酸的酸度系数:将弱酸恰好中和至一半,此时溶液的pH即为弱酸的。
根据此式可得出下列几点结论:
酸和盐浓度等比例增减时,溶液的pH值不变;
生物化学