質子理論闡述，能給出質子的分子或離子是酸，能接受質子的分子或離子是鹼，酸給出質子轉變為相應的鹼，鹼接受質子轉變為相應的酸，這種因質子得失而相互轉變的一對酸鹼稱為共軛酸鹼對。
基本介紹
- 中文名：共軛酸鹼對
- 外文名：conjugate acid-base pairs
- 概念：因質子得失而相互轉變的一對酸鹼
- 理論：布朗斯特德和勞萊的酸鹼質子理論
- 套用：緩衝溶液
- 學科：無機及分析化學
酸鹼質子理論,共軛酸鹼對,在緩衝溶液中,
酸鹼質子理論
根據布朗斯特德和勞萊的酸鹼質子理論, 認為酸是能給出質子的物質, 鹼是能接受質子的物質。酸失去質子, 變成該酸的共扼鹼鹼得到質子後變成該鹼的共扼酸, 有這種關係的酸鹼稱共扼酸鹼對。根據酸鹼的質子理論, 酸或鹼可以是中性分子, 也可以是陽離子或陰離子。既有酸的性質又有鹼的性質的物質稱為兩性物質, 同理, 具有酸的性質又有鹼的性質的溶劑為兩性溶劑。酸或鹼的失去質子或得到質子總是在某種溶劑中進行的,而兩性溶劑分子之間本身就能發生質子的轉移反應, 即質子自遞作用。
共軛酸鹼對
共軛酸鹼對是一對以質子得失關係聯繫起來的酸和鹼。根據酸鹼質子理論，酸和鹼總是對應存在，酸給出質子變成其共軛鹼，而鹼得到質子變成其相應的共軛酸，這種關係叫共軛關係。如醋酸(HAc)和醋酸根(Ac)、氨 (NH3)和銨離子(NH4)等均為共軛酸鹼對。在分析化學中，這種共軛體系常被作為酸鹼緩衝體系，即保持分析溶液為一定的pH值，不受外界少量的酸或鹼的加入以及溶液稀釋的影響。
在緩衝溶液中
與電離理論最大的不同在於，質子理論裡面只有酸鹼的概念，而沒有鹽的概念。因此，在緩衝溶液中，緩衝對即為一對共軛酸鹼對。實際上套用共軛酸鹼對的概念，緩衝溶液可以只分成兩類，即弱酸及其共軛鹼和弱鹼及其共軛酸兩類。此外，在高濃度的強酸強鹼溶液中，由於
或
的濃度本來就很高，外加少量酸或鹼不會對溶液的酸度產生太大的影響，在這種情況下，強酸強鹼也是緩衝溶液，它們主要是高酸度（pH<2）和高鹼度(pH>12)時的緩衝溶液。
共軛酸鹼對在緩衝原理中的套用
以HB—B—緩衝溶液體系為例，HB和
的起始濃度很大，體系中存在共軛酸HB和它的共軛鹼。根據酸鹼反應的原則，不難知道，如果向此溶液中加入少量強酸時，溶液中的共軛鹼可以接受
，生成HB，從而抵抗 對pH的影響。如果向此溶液中加入少量強鹼時，溶液中的共軛酸HB可以接受
，生成 ，從而抵抗 對pH的影響。因為共軛酸鹼對的存在，所以可以抵抗少量外加酸鹼，從而保持緩衝溶液的pH值基本不變。
共軛酸鹼對在緩衝溶液pH值計算公式中的套用
以質子理論來看，由共軛酸和共軛鹼組成的緩衝溶液是最普遍和最典型的，套用共軛酸鹼對的概念，我們可得到公式：
該式也可以表示為：
其中，pKa是共軛酸的酸常數。用計算式可以計算共軛酸及其共軛鹼組成的緩衝溶液質子濃度（pH）。
共軛酸鹼對在緩衝範圍表述中的套用
理論研究表明，緩衝溶液超出
（弱酸及其共軛鹼,或者弱酸及其對應的鹽)或者
(弱鹼及其共軛酸，或者弱鹼及其及其對應的鹽)就不再具有緩衝能力。套用共軛酸鹼對的概念，緩衝範圍可以僅僅以 或表示，示例見表二。
緩衝溶劑示例共軛酸鹼對在緩衝對選擇中的套用
實際工作中需要製備某一pH值的緩衝溶液時，可按下列步驟進行：
按照電離理論，選擇一種緩衝對，使其中弱酸（或弱鹼）的pKa(或pKb)與所需要的pH（或pOH）相等或相近，如pKa或(pKb)與所需要的pH（或pOH）值不完全相等時，則按所要求的pH（或pOH）值，利用緩衝方程式，計算出所需的弱酸（或弱鹼）和鹽的濃度比。按照質子理論，僅僅將“鹽”換成“共軛鹼”（或“共軛酸”）而已。
