酸性物质

酸性物质

目录导航

酸的性质

  • 带有酸味
  • 酸性溶液(包含酸溶液)能使通用酸碱指示剂变成偏暖色。主要是因为酸能释放出氢离子(H+)。

其他指示剂:

  • 蓝色石蕊试纸:酸能令蓝色石蕊试纸(一种能显示酸性的纸张)变成红色。
  • 甲基橙:当pH值是0至3.1,酸能令甲基橙由黄色变成红色;当pH值是3.1至4.4,酸能令甲基橙由黄色变成橙色。
  • 酸基本上对酚酞不会起颜色变化,维持无色,但当pH值小于0时,酚酞的颜色会转变成橙红色;在pH为0至8.2时为无色透明;在pH为8.2至12时为粉红色;在pH为12以上为无色。
  • 所有酸的水溶液都能够导电,这是由于氢离子及酸根离子的存在,它们可以在电极之间作电荷交换,从而导电。因此酸也是一种电解质。
  • 和某些金属单质反应 :

稀酸能与部分金属单质(多是活性高于铜Cu的金属,如钙Ca、镁Mg、铁Fe、锌Zn等)产生反应,生成盐和氢气。

金属活性序(由高至低):钾K、钠Na、钙Ca、镁Mg、铝Al、锌Zn、铁Fe、锡Sn、铅Pb、铜Cu、汞Hg、银Ag、铂Pt、金Au)

稀酸 + 金属 → 氢气 + 盐 H2SO4 + Ca → H 2↑ + CaSO4 H 2SO 4 + Mg → H 2↑ + MgSO4 H 2SO 4 + Fe → H 2↑ + FeSO4 H 2SO 4 + Zn → H 2↑ + ZnSO4 2 HCl + Ca → H 2↑ + CaCl2 2HCl + Mg → H 2↑ + MgCl2 2HCl + Fe → H 2↑ + FeCl2 2HCl + Zn → H 2↑ + ZnCl2

  • 稀酸不会和铜、汞、银、铂、金等金属反应。稀硝酸和金属的反应比较特别,它会和金属产生氧化还原反应,生成一氧化氮NO(无色气体)而不会产生氢气,只有极稀的硝酸才会和金属缓慢反应产生少量的氢气。因此在工业中很少用硝酸直接与金属接触制备硝酸盐,多利用置换反应制造。
  • 要注意的是金属单质铅Pb和稀酸(特别是硫酸H2SO4和盐酸HCl)的反应中,基于铅的活性什低,起初反应速度十分缓慢,而这反应还会在很短时间内停止。因为氯化铅PbCl2和硫酸铅PbSO4也是不水溶性的固体,它会覆盖在金属铅表面形成保护膜阻止了金属铅与酸反应,而令该反应逐渐停止。
  • 钾K和钠Na由于太过活跃,会和稀酸产生危险的爆炸性反应,因此工业上不会利用此方法制备钾盐和钠盐。
  • 铝虽然也是十分活跃,但它一暴露在空气中就会与空气中的氧气生成致密氧化物保护膜,也会阻止了之后酸和金属铝的接触反应,所以金属铝不在此列。铝能够与稀的强酸(如稀盐酸,稀硫酸等)进行反应,生成氢气和相应的铝盐。在常温下,铝在浓硝酸和浓酸中被钝化,不与它们反应,所以浓硝酸是用铝罐(可维持约180小时)运输的。
  • 和氢氧化物(碱)发生中和反应放出盐和水

酸 + 碱 → 盐 + 水。主要是因为酸中的氢离子(H +)和 碱中的氢氧根 离子OH -结合成水(H 2O),是 复分解反应。 HCl + NaOH → H 2O + NaCl H + + OH - → H 2O

  • 和金属氧化物发生反应,生成盐和水

酸 + 金属氧化物 → 水 + 盐 2H + + O 2- → H 2O 2HCl + CuO → CuCl 2 + H 2O H 2SO 4 + CuO → CuSO4 + H 2O

  • 和碳酸盐反应生成盐、二氧化碳和水

碳酸盐 + 稀酸 → 盐 + 二氧化碳 + 水        Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO    2 + H    2O        Na    2CO    3 + H    2SO    4 → Na2SO4 + CO    2 + H    2O        CaCO    3 + 2HCl → CaCl    2 + CO    2 + H    2O        CaCO    3 + H    2SO    4 → CaSO    4 + CO    2 + H    2O

  • 和碳酸氢盐反应生成盐、二氧化碳和水

碳酸氢盐 + 稀酸 → 盐 + 二氧化碳 + 水 NaHCO 3 + HCl → NaCl + CO 2 + H 2O 2NaHCO 3 + H 2SO 4 → Na 2SO 4 + 2CO 2 + 2H 2O Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl 2 + 2CO 2 + 2H 2O Ca(HCO 3) 2 + H 2SO 4 → CaSO 4 + 2CO 2 + 2H 2O

  • 和盐酸生反应(复分解反应)

酸 + 盐 → 新盐 + 新酸(强酸 → 弱酸)        2HCl + Na    2CO    3 → 2NaCl + H    2O + CO    2↑        H    2SO    4 + Ba(ClO    3)    2 → BaSO    4 + 2HClO    3

食物中的酸

所有存在于天然食物中的有机酸都是弱酸。

  • 抗坏血酸(维生素C) - 可在水果中找到
  • 乙酸(醋酸) - 可在醋中找到
  • 单宁酸 - 可在茶中找到
  • 酒石酸 - 可在葡萄中找到
  • 柠檬酸 - 可在橙和柠檬中找到
  • 苯甲酸 - 可在蚝油找到

酸性与氢离子的关系

  • 所有酸都能溶在水中产生水溶液且能导电,这证明了所有酸都可以在水中离解出离子。
  • 当酸和金属反应会产生氢气,该氢气是原自酸的氢离子。
  • 所有酸的水溶液都是含有氢离子,只有这样才能显出酸的特性。
  • 纯净无水的酸都是含氢的共价分子结构化合物,它们溶于水中时会脱出其氢原子。
  • 酸溶液的氢离子浓度愈高,其酸度就愈高。

依电离氢离子数目分类

盐基度是一种酸的每个分子最多能电离出的氢离子的数目。

  • 盐基度 = 1:一元酸——如氢氯酸、硝酸、亚硝酸、乙酸

HCl --> H    + + Cl    -        HNO    3 --> H    + + NO    3    -        HNO    2 --> H    + + NO    2    -    

  • 盐基度 = 2:二元酸——如硫酸、亚硫酸、碳酸

H    2SO    4 --> 2H    + + SO    4    2-        H    2SO    3 --> 2H    + + SO    3    2-        H    2CO    3 --> 2H    + + CO    3    2-    

  • 盐基度 = 3:三元酸——如磷酸

H    3PO    4 --> 3H    + + PO    4    3-    

除一元酸以外的酸都称为二元酸或多元酸。

浓酸的危险性

  • 浓酸都大多有强烈腐蚀性,如浓酸,它们都能对人体造成严重的化学烧伤。
  • 浓酸的特性:
  • 浓氢氯酸含35%氯化氢分子,浓度约为11M,是无色液体,具高度挥发性和腐蚀性。
  • 浓硝酸含70%HNO3分子,浓度约为16M,是无色液体(但很多时候因有分解反应令浓硝酸溶有红棕色的二氧化氮),具高度挥发性,易分解出有毒的二氧化氮气体,硝酸有极强氧化性,因此造成极强腐蚀性。自我分解反应如下:4 HNO3 → 2 H2O + 4 NO2 + O2
  • 浓酸含98%硫酸分子,浓度约为18M,是无色油状液体,不具挥发性,导电性能极低,但具极强的腐蚀性、氧化性和脱水性。

处理浓酸要注意的地方

  • 浓酸应安放在烟橱中。
  • 人手处理浓酸时要戴防护手套和安全眼镜。
  • 稀释浓酸时,是要慢慢地把浓酸加入搅动中大量水中而不能相反,否则可引致沸腾,水连同强酸溅出可引致极大的危险。
  • 若被强酸溅到人体,先用干布拭去,再用大量清水冲洗伤口,再用小苏打溶液冲洗,严重则要立即送医治理。

常见的无机酸

主条目:无机酸列表

  • H3BO3 - 硼酸
  • H2CO3 - 碳酸
  • HOCN - 氰酸
  • HClO4 - 高氯酸
  • HClO - 次氯酸
  • HCl - 盐酸,氢氯酸
  • HF - 氢氟酸
  • HNO3 - 硝酸
  • HNO2 - 亚硝酸
  • H3PO4 - 磷酸
  • H2SO4 - 硫酸
  • H2SO3 - 亚硫酸
  • H2S - 氢硫酸

强酸

主条目: 强酸 常见的强酸──硫酸的立体模型

强酸,是指在水溶液中完全电离的(硫酸这类多元酸不在此限),或以酸度系数的概念理解,则指pKa值 < −1.74的酸。这个值可以理解为在标准状况下,氢离子的浓度等同于加入强酸后的溶液浓度。

大部分强酸均是腐蚀性的,但当中亦有例外。例如超强酸当中的碳硼烷酸(H(CHB11Cl11),其酸性比硫酸高百万倍,但却完全不带有腐蚀性;相反,弱酸当中的氢氟酸(HF)却带有高度腐蚀性。它能够溶解极大部分的金属氧化物,诸如玻璃及除了铱以外的所有金属。

强酸在水溶液中完全离解的化学方程式如下所示:

HA(aq) → H      +(aq) + A      −(aq)

一般酸不会在水中完全离解,因此多以化学平衡而不是完全反应的形式表示,弱酸就是指不完全离解的酸。用酸度系数作为区别强酸与弱酸的作用并不明显(因为数值差距较难理解及不明显),因此用方程式去区别两者更为合理。

由于强酸在水溶液中完全离解,因此氢离子在水中的浓度等同于将该酸带到其他的溶液当中:

[HA] = [H      +] = [A      −];pH = −log[H+]

酸性强度的判别

除了透过计算pH值来衡量不同酸的强度外,透过观察以下的性质也可以判别出不同类别的酸的强度:

  1. 电负性:在同一元素周期下其共轭碱的负电性愈高,它的酸度就愈高。
  2. 原子半径:原子半径增加,其酸度也会增加。以氢氯酸及氢碘酸为例,两者均是强酸,在水中均会电离出100%的相应离子。但是氢碘酸的酸度比氢氯酸要强,这是因为碘的原子半径远大于氯的原子半径。带有负电荷的碘阴离子拥有较离散的电子云,因此与质子(H+)的吸力较弱,因此,氢碘酸电离(去质子化)的速度更快。
  3. 电荷:电离后的物质愈带有正电荷,就愈高酸度。因此中性离子较阴离子容易放出质子,阳离子也比起其他分子均具有更高酸度。

常见强酸

(从最强到最弱)

  • 高氯酸 HClO4
  • 氢碘酸 HI
  • 氢溴酸 HBr
  • 氢氯酸 HCl
  • 硫酸 H2SO4 (Ka1/只限于第一酸度系数)
  • 硝酸 HNO3
  • 水合氢离子 H3O+ 或 H+。为方便起见,通常会以 H+取代H3O+。但要注意的是,单独而孤立的质子在带有极性的水中不可能存在,而是常与水分子的其中一对孤偶电子对结合。这使在水合氢离子中的氧的形式电荷为+1。
  • 一些化学家将氯酸(HClO3),溴酸(HBrO3),高溴酸 (HBrO4),碘酸 (HIO3),和高碘酸 (HIO4)也列为强酸,但是没有被公认。

超强酸

主条目:  超强酸

超强酸通常指酸性比纯硫酸更强的酸。简单的超强酸包括三氟甲磺酸(CF3SO3H)和氟磺酸(FSO3H),它们的酸性都是硫酸的上千倍。在更多的情况下,超强酸不是单一纯净物而是几种化合物的混合物。

超强酸这一术语由詹姆斯·布莱恩特·科南特(James Bryant Conant)于1927年提出。乔治·安德鲁·欧拉因其在碳正离子和超强酸方面的研究获得1994年诺贝尔化学奖。

常见的超强酸(从最强到最弱):

  • 氟锑酸 HFSbF5
  • 魔酸 FSO3HSbF5
  • 碳硼烷酸 H(CHB11Cl11)
  • 氟磺酸 FSO3H
  • 三氟甲磺酸 CF3SO3H

参考

  1. ^ Christopher A. Reed.Carborane acids. New "strong yet gentle" acids for organic and inorganic chemistry(Full article (reprint)).Chem. Commun.,2005:1669–1677.doi:10.1039/b415425h.
  2. ^ Strachan, John(1999年1月5日).A deadly rinse: The dangers of hydrofluoric acid.Professional Carwashing & Detailing.于2008年4月30日查阅.

相关百科
返回顶部
产品求购 求购