Xrthnty

酸鹼化学
酸度系数 酸鹼萃取 酸鹼理論 酸鹼中和滴定 解离常數 緩衝溶液 pH 質子亲合能 兩性物質 水的自偶電離 酸鹼質子理論
酸
布朗斯特酸 路易斯酸 无机酸 有機酸 弱酸 強酸 超强酸
鹼
布朗斯特鹼 路易斯鹼 非親核鹼 有機鹼 弱鹼 強鹼 超强碱
查 论 编

布朗斯特-劳里酸碱理论中，弱碱指在水溶液中不完全电离的碱，意即质子化反应不完全。一般碱的pH值范围为7~14，其中7为中性，14则为强碱性，可通过以下公式计算：

pH=−log10⁡[H+]displaystyle mboxpH=-log _10left[mboxH^+right]

相对强碱而言，弱碱从水分子接受质子的能力较差，因而溶液中H⁺浓度更高，pH值较低。

碱阴离子的电离平衡不涉及H⁺，通常以OH⁻离子浓度先计算pOH：

pOH=−log10⁡[OH−]displaystyle mboxpOH=-log _10left[mboxOH^-right]

共轭酸（如NH₄⁺）与共轭碱（如NH₃）的酸碱平衡式相乘，得到：

Ka×Kb=[H3O+][NH3][NH4+]×[NH4+][OH−][NH3]=[H3O+][OH−]displaystyle K_atimes K_b=[H_3O^+][NH_3] over [NH_4^+]times [NH_4^+][OH^-] over [NH_3]=[H_3O^+][OH^-]

由于Kw=[H3O+][OH−]displaystyle K_w=[H_3O^+][OH^-]，因此Ka×Kb=Kwdisplaystyle K_atimes K_b=K_w。

等式两边同时取对数，得：

logKa+logKb=logKwdisplaystyle logK_a+logK_b=logK_w

最后等式两边同乘-1，结果为：

pKa+pKb=pKw=14.00displaystyle pK_a+pK_b=pK_w=14.00

pH值可由已知的pOH值代入下式计算：

pH = pK_w - pOH，pK_w = 14.00

与弱酸类似，弱碱在水中也存在电离平衡，其反应平衡常数称作K_b，可作为碱强弱的量度。强碱电离过程完全，K_b值也较大。弱碱，如氨在溶于水时存在下列平衡：

Kb=[NH4+][OH−][NH3]displaystyle mathrm K_b=[NH_4^+][OH^-] over [NH_3]

pH值计算涉及的H⁺浓度与OH⁻浓度通过水的离子积联系起来，K_w = 1.0x10⁻¹⁴，见水的自偶电离。强碱中H⁺浓度较低，即OH⁻浓度更高，K_b更大。

反应平衡

通常以碱的共轭酸百分比来描述弱碱的碱性强弱。若共轭酸浓度更大，则表明pH值更大，若更小则相反。弱碱的共轭酸浓度通常较低。

酸碱平衡式为：

B(aq)+H2O(l)↔HB+(aq)+OH−(aq)displaystyle B(aq)+H_2O(l)leftrightarrow HB^+(aq)+OH^-(aq)，B表示碱

Percentage protonated=molarity of HB+ initial molarity of B×100%=[HB+][B]initial×100%displaystyle Percentage protonated=molarity of HB^+ over initial molarity of Btimes 100%=[HB^+] over [B]_initialtimes 100%

式中[B]_initial表示假想的反应发生前碱的摩尔浓度。

例子

计算0.20 mol/L吡啶水溶液的pH及酸型所占的百分比，吡啶：C₅H₅N，K_b为1.8 x 10⁻⁹。

首先写出酸碱平衡反应式：

H2O(l)+C5H5N(aq)↔C5H5NH+(aq)+OH−(aq)displaystyle mathrm H_2O(l)+C_5H_5N(aq)leftrightarrow C_5H_5NH^+(aq)+OH^-(aq)

Kb=[C5H5NH+][OH−][C5H5N]displaystyle K_b=mathrm [C_5H_5NH^+][OH^-] over [C_5H_5N]

浓度列表，单位为mol/L：

将平衡浓度代入Kb计算式	Kb=1.8×10−9=x×x0.20−xdisplaystyle K_b=mathrm 1.8times 10^-9 =xtimes x over 0.20-x
假设x很小，可以忽略	1.8×10−9≈x20.20displaystyle mathrm 1.8times 10^-9 approx x^2 over 0.20
解出x	x≈0.20×(1.8×10−9)=1.9×10−5displaystyle mathrm x approx sqrt 0.20times (1.8times 10^-9)=1.9times 10^-5
检验 x << 0.20 的假设是否正确	1.9×10−5≪0.20displaystyle mathrm 1 .9times 10^-5ll 0.20；因此近似可行
由pOH = -log [OH−]，[OH−]=x计算pOH	pOH≈−log(1.9×10−5)=4.7displaystyle mathrm p OHapprox -log(1.9times 10^-5)=4.7
由pH = pKw - pOH	pH≈14.00−4.7=9.3displaystyle mathrm p Happrox 14.00-4.7=9.3
由[HB+] = x，[B]initial = 0.20计算酸型的百分比	percentage protonated=1.9×10−50.20×100%=0.0095%displaystyle mathrm p ercentage protonated=1.9times 10^-5 over 0.20times 100%=0.0095%

即，有0.0095%的吡啶以共轭酸C₅H₆N⁺的形式存在。

常见的弱碱

• 
  丙氨酸——C₃H₅O₂NH₂


• 
  氨——NH₃


• 
  甲胺——CH₃NH₂


• 
  吡啶——C₅H₅N

参见

• 强碱


• 超强碱


• 弱酸


• 強酸


• 超強酸

参考资料

外部链接

• https://archive.is/20010222063605/http://wine1.sb.fsu.edu/chm1046/notes/AcidBase/WeakBase/WeakBase.htm


• http://www.chemguide.co.uk/physical/acidbaseeqia/bases.html


• http://bouman.chem.georgetown.edu/S02/lect16/lect16.htm


• http://www.intute.ac.uk/sciences/reference/plambeck/chem1/p01154.htm