弱鹼
布朗斯特-勞里酸鹼理論中,弱鹼指在水溶液中不完全電離的鹼,意即質子化反應不完全。一般鹼的pH值範圍為7~14,其中7為中性,14則為強鹼性,可通過以下公式計算:
相對強鹼而言,弱鹼從水分子接受質子的能力較差,因而溶液中H+濃度更高,pH值較低。
鹼陰離子的電離平衡不涉及H+,通常以OH−離子濃度先計算pOH:
共軛酸(如NH4+)與共軛鹼(如NH3)的酸鹼平衡式相乘,得到:
由於,因此。
等式兩邊同時取對數,得:
最後等式兩邊同乘-1,結果為:
pH值可由已知的pOH值代入下式計算:
- pH = pKw - pOH,pKw = 14.00
與弱酸類似,弱鹼在水中也存在電離平衡,其反應平衡常數稱作Kb,可作為鹼強弱的量度。強鹼電離過程完全,Kb值也較大。弱鹼,如氨在溶於水時存在下列平衡:
pH值計算涉及的H+濃度與OH−濃度通過水的離子積聯繫起來,Kw = 1.0x10−14,見水的自偶電離。強鹼中H+濃度較低,即OH−濃度更高,Kb更大。
反應平衡
編輯通常以鹼的共軛酸百分比來描述弱鹼的鹼性強弱。若共軛酸濃度更大,則表明pH值更大,若更小則相反。弱鹼的共軛酸濃度通常較低。
酸鹼平衡式為:
- ,B表示鹼
式中[B]initial表示假想的反應發生前鹼的摩爾濃度。
例子
編輯計算0.20 mol/L吡啶水溶液的pH及酸型所占的百分比,吡啶:C5H5N,Kb為1.8 x 10−9。
首先寫出酸鹼平衡反應式:
濃度列表,單位為mol/L:
C5H5N | C5H6N+ | OH− | |
---|---|---|---|
初始濃度 | 0.20 | 0 | 0 |
濃度變化量 | -x | +x | +x |
平衡濃度 | 0.20 -x | x | x |
將平衡濃度代入Kb計算式 | |
假設x很小,可以忽略 | |
解出x | |
檢驗 x << 0.20 的假設是否正確 | ;因此近似可行 |
由pOH = -log [OH−],[OH−]=x計算pOH | |
由pH = pKw - pOH | |
由[HB+] = x,[B]initial = 0.20計算酸型的百分比 |
即,有0.0095%的吡啶以共軛酸C5H6N+的形式存在。
常見的弱鹼
編輯參見
編輯參考資料
編輯- Atkins, Peter, and Loretta Jones. Chemical Principles: The Quest for Insight, 3rd Ed., New York: W.H. Freeman, 2005.
外部連結
編輯- https://archive.today/20010222063605/http://wine1.sb.fsu.edu/chm1046/notes/AcidBase/WeakBase/WeakBase.htm
- http://www.chemguide.co.uk/physical/acidbaseeqia/bases.html (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- http://bouman.chem.georgetown.edu/S02/lect16/lect16.htm (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)
- http://www.intute.ac.uk/sciences/reference/plambeck/chem1/p01154.htm (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館)