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Ka指的是酸(acid)的解離常數
Kb則為鹼(base)的解離常數

當Ka愈高時,表示解離度高,酸性高,pH愈小,反之,Ka較小,代表僅部分解離,較不酸

一般來說,Ka>1(或pKa<0),則為強酸;Ka<10-4(或pKa>4),則為弱酸。

 

「布-洛酸鹼學說(Brønsted-Lowry Acid Base Theory)」的觀點中,認為釋出質子的能力越強,即為越強的酸。是否能有更科學的量化指標,來估量「釋出質子的能力」呢?又由此指標,如何區辨「強酸」與「弱酸」? 若以更精確的語言,描述「釋出質子」的過程,可以以下的化學方程式表達之:

式一中,HA表示任何一種酸性物質,在水溶液中,釋出質子,形成其共軛鹼A-。換句話說,「酸性物質釋出質子的過程」,意即酸性物質「解離(dissociation)」的過程,解離後的產物分別是H+(aq)與A-(aq)。所謂強酸,指的便是酸性物質在水溶液中,100%解離成H+(aq)與A-(aq),如鹽酸、硝酸等。而弱酸則指酸性物質在水溶液中,僅部分解離成H+(aq)與A-(aq),其餘仍以中性分子HA的原貌存在水溶液中。如醋酸。也因此,強酸通常被視為「強電解質」,因其在水中完全解離,不會以中性分子的型態存在;而弱酸是「弱電解質」。至於「量化」酸性物質解離的程度,便是測定「酸解離常數」,Ka,利用比較Ka的大小,能清楚判定不同物質解離出質子的能力,而得知酸的強度。Ka其實是一個描述酸性物質在溶液中達到平衡狀態的平衡常數(equilibrium constant),定義如下:

式二中,每一個[物種],代表各物種的莫耳濃度。若分析此數學商式,可以得知:在初始濃度相同的兩種酸中,達到平衡時,質子的濃度 [H+] 越高,中性分子HA濃度 [HA] 相對越低,表示其解離程度越好,得到Ka值越大。也因此,化學家能測定一連串物質的Ka,來量化不同物種的酸度,Ka值越大者,酸度越高。 讀到這裡,或許有人會提出另一個問題:「那麼有辦法區分各個強酸的強度大小嗎?」在教科書或參考書中,往往告訴我們,「鹽酸、硝酸等強酸溶在水中,釋出質子的濃度即為強酸的初始濃度,例如0.1 M的鹽酸水溶液所測得的[H+] 即為0.1 M。」這句話完全符合上文的定義——強酸在水中完全解離!以計算Ka的方式來看,水溶液中沒有中性分子的存在,分母應為零,所有強酸在水中的Ka值都是無限大。

 

然而,難道鹽酸、過氯酸、硝酸等強酸的酸度沒有任何程度上的分別嗎? 事實上,的確是有的。酸性物質解離出質子的能力,除了與物質本身性質有關,也與所用的溶劑有關。如果使用溶劑的鹼性較水來得弱(意即:接受質子的能力較水來得差),在水中表現為強酸的物質在這些溶劑裡,就很可能不是100%解離了,而利用這樣的方式,測定其解離出質子的能力,便可以比較出強酸之間的酸度大小,如將過氯酸(HClO4)、硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl)、硝酸(HNO3),溶在冰醋酸(glacial acetic acid,即無水乙酸)中,可以測出這四者解離強度的大小為過氯酸>硫酸>鹽酸>硝酸,而比較出強酸的酸度。相對的,不一樣酸度的強酸,溶於水中,都完全解離,致使不同強度的酸,表現出同等強度的現象,即稱為「平準效應(leveling effect)」。

文獻

1.http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=4894

 

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