共軛酸鹼(共軛鹼)

共軛酸鹼

共軛鹼一般指本詞條

根據現代無機化學的定義:凡是能給出質子的物質都是酸,凡是能與質子結合的物質都是鹼,酸與鹼之間的這種關係稱為酸鹼共軛關係,相對應的酸鹼稱為共軛酸鹼。

基本介紹

  • 中文名:共軛酸鹼
  • 外文名:conjugate acid-base pair
  • 屬性:化合物
  • 學科:化學
概念,舉例,酸鹼強弱,意義和局限性,套用,共軛酸鹼在緩衝原理中的套用,共軛酸鹼在緩衝對選擇中的套用,

概念

布朗斯特(Brönsted)和勞萊(Lowry)在1923年提出的質子理論認為,凡是給出質子的任何物質(分子或離子)都是酸;凡是接受質子的任何物質都是鹼。簡單地說,酸是質子的給予體,而鹼是質子的接受體。酸和鹼之間的關係表示如下:
酸 =質子+ 鹼
按照酸鹼質子理論,屬於酸的有:HCl、HAc、
、HPO42-等。屬於鹼的有:NH3、[Al(H2O)5OH]2+、Cl-、Ac-、HPO42-、PO43-等。
同時還可以看出,酸和鹼是統一在對質子的關係上:酸放出質子後變成了鹼,而鹼接受質子後就變成了酸。為了表示它們之間的聯繫,常把酸鹼之間的這種關係叫做共軛酸鹼。酸放出質子後形成的鹼,叫做該酸的共軛鹼;鹼接受質子後形成的酸,叫做該鹼的共軛酸。我們把相差一個質子的對應酸鹼,叫做共軛酸鹼。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。

舉例

按酸鹼質子論,酸和鹼並不是彼此孤立的,而統一在對質子的關係上,這種關係可以表示為:
酸=鹼 + 質子
即,酸給出質子後就成為鹼,鹼接受質子後就變成酸。滿足上述關係的一對酸和鹼稱為共軛酸鹼(conjugate acid-base pair)。
例如HCN-CN-就構成了一個共軛酸鹼對。HCN是CN-的共軛酸(conjugate acid),反過來,CN-是HCN的共軛鹼(conjugate base)。
又如:HClH++ HCl
HCOH+ HCO-
NHH++ NH
HPOH+ HPO-
[Al(HO)]H2++ [Al(HO)OH]+
從上面幾對共軛酸鹼可看出,質子酸可以是分子,如HCl,可以是陽離子,如NH4+,也可以是陰離子,如HPO42-;質子鹼可以是分子,如NH,可以是陽離子,如[Al(HO)OH]+,也可以是陰離子,如HPO-等。

酸鹼強弱

根據酸鹼的質子理論,容易放出質子的物質是強酸,而該物質放出質子後就不容易形成鹼,同質子結合能力弱,因而是弱的鹼。換言之,酸越強,它的共軛鹼就越弱;反之,鹼越強,它的共軛酸就越弱。
根據酸鹼質子理論,酸鹼在溶液中所表現出來的強度,不僅與酸鹼的本性有關,也與溶劑的本性有關。我們所能測定的是酸鹼在一定溶劑中表現出來的相對強度。同一種酸或鹼,如果溶於不同的溶劑,它們所表現的相對強度就不同。例如HAc在水中表現為弱酸,但在液氨中表現為強酸,這是因為液氨奪取質子的能力(即鹼性)比水要強得多。這種現象進一步說明了酸鹼強度的相對性。

意義和局限性

酸鹼質子理論擴大了酸鹼的含義及酸鹼反應的範圍,擺脫了酸鹼必須發生在水中的局限性,解決了非水溶液或氣體間的酸鹼反應,並把在水溶液中進行的解離、中和、水解等類反應概況為一類反應,即質子傳遞式的酸鹼反應。但是,質子理論只限於質子的放出和接受,所以必須含有氫,不能解釋不含氫的一類化合物的反應。它包含了所有鹼性的物質,是仍限制在含氫基礎上。

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