百科首页 > 正文

酸度系数（酸碱质子理论的概念之一）

次浏览 | 更新时间：2023-05-19

来源：网络整理

精选百科

本文由作者推荐

酸度系数

酸碱质子理论的概念之一

酸度系数（pKa），又名酸离解常数，是酸解离平衡常数的常用对数的相反数，其定义式为pa=－lg()。酸度系数是隶属于酸碱质子理论的概念，它反映了一种酸将质子传递给水，形成H₃O的能力，即反映了酸的强度。

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

收起

数值定义

一种酸的

越大则酸性越弱，

越小则酸性越强。

<0（一说为

<-1.76，即水合氢离子的

）的酸在水中是强酸，介于0与4.0之间为中强酸，其他为弱酸。

影响因素

酸的电离反应通式如图。

因此酸的

反映的是酸经由质子传递，转化为水合氢离子与共轭碱的难易程度，这个程度由化学热力学过程决定，由公式

可计算出pKa的值。

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：

在含氧酸中，中心原子所连接的非羟基氧（或氟，氯等电负性大的元素）越多，则－OH基团中电子云密度越小，氢越容易电离出。例如，高氯酸（三个非羟基氧）的酸性比氯酸（两个非羟基氧）强。

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。

对于非含氧酸，可以结合HSAB理论进行理解。在HSAB中，氢离子是极硬的酸，因此与其结合的碱越软，则它们的键能越小，越容易电离。例如，氟离子为硬碱，碘离子为软碱，因此氟化氢的酸性远小于碘化氢。

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

•判断质子溶剂中酸碱反应的方向与程度，如强酸制弱酸，弱酸制更弱酸等。

•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

缓冲溶液由弱酸HA与其酸根离子

共同构成，其一大特点是，在被稀释或加入少量强酸/强碱时，其pH值几乎不变。酸度系数可实现缓冲溶液的相关计算：

设缓冲系统中HA的电离常数为

（平衡常数），则由弱酸的电离平衡式可得下式:

这就是亨德森-哈塞尔巴尔赫(Henderson-Hasselbach)方程。

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：

缓冲液的pH值与该酸的电离平衡常数

及盐和酸的浓度有关。弱酸的

值衡定，但酸和盐的比例不同时，就会得到不同的pH值。

酸和盐浓度等比例增减时，溶液的pH值不变；

酸和盐浓度相等时，缓冲液的缓冲效率为最高，比例相差越大，缓冲效率越低，缓冲液的一般有效缓冲范围为

，

。

生物化学

由于蛋白质及氨基酸均具有酸碱的性质，因此在生物化学中，

被用于生理机能的研究。例如，蛋白质及其氨基酸侧链对酶的活性及蛋白质的稳定性具有重要影响。

数值例举

一些物质的pKa
pKa	名称	化学式/结构式
-31.30	氟锑酸
-19.20	氟锑磺酸（魔酸）
-18.00	碳硼烷酸
-15.10	氟磺酸

展开表格

*铵及胺类物质的数据是其接受质子后形成的铵盐的

；

**碳酸的

在计算时按碳酸的实际浓度计算，若假定溶液中所有

均转化为碳酸，则其

。

酸度系数相关的文章

大理白族自治州（中国云南省下辖自治州）

大理白族自治州，中华人民共和国云南省下辖自治州，地处云南省中部偏西，东邻楚雄州，南靠普洱市、临沧市，西与保山市、怒江州相连，北接丽江市，东经98°52′～101°03′，北纬24°41′～26°42′之间。截至2022年8月29日，大理州辖1市、8县、3自治县。州府驻地大理市下关，距昆明市331千米

松田龙平（日本影视男演员）

松田龙平（Ryuhei Matsuda），1983年5月9日出生于日本东京都，毕业于堀越高等学校，日本影视男演员。

孛儿只斤·铁木真（大蒙古国可汗，政治家、军事家）

孛儿只斤·铁木真（元太祖、大蒙古国可汗），即成吉思汗，生于公元1162年（有争议），逝世于公元1227年8月25日。

法西斯（极端独裁的表现形式）

法西斯，（拉丁语fasces的译音）原指中间插着一把斧头的“束棒”，为古罗马执法官吏的权力标志。现象征强权、暴力、恐怖统治，对外侵略掠夺，是资本主义国家的极端独裁表现形式。

南京市（中华人民共和国江苏省辖地级市、省会）

南京市，简称宁，古称金陵、建康、石头城，中华人民共和国江苏省辖地级市、江苏省省会，地处江苏省西南部、长江下游，位于北纬31°14′——北纬32°37′，东经118°22——东经119°14′之间，东西最大横距约70千米，南京最大纵距约150千米，市域平面呈南北长东西窄展开，面积6587.02平方千米

冰洲石（无色透明的方解石）

无色透明的方解石也叫冰洲石，这样的方解石有一个奇妙的特点，就是透过它可以看到物体呈双重影像。因此，冰洲石是重要的光学材料。方解石是石灰岩和大理岩的主要矿物，在生产生活中有很多用途。我们知道石灰岩可以形成溶洞，洞中的钟乳石、石笋汉白玉等其实就是方解石构成的。