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化學 · 酸鹼

酸的強弱與酸的濃度

酸強度描述了離解的傾向;濃度描述了溶液中酸的量。 “強”與“弱”以及“濃”與“稀”是不同的區分。

相關實驗:酸的強弱與濃度 →
酸的強弱與濃度
酸的強弱與濃度實驗場景 →

意義與機制

弱的HA在水中發生解離,形成H⁺和A⁻離子。Ka值越大,在相同條件下,其解離的趨勢就越明顯。

在相同的濃度下,強酸和弱酸表現出不同的氫離子濃度。 儘管稀釋弱酸可能會增加其解離比,但氫離子濃度本身可能會降低。

關係與條件

對於一種一價弱酸,忽略水自電離,則 Ka = x²/(C−x),其中 x 代表由於電離產生的氫離子濃度。 pH 值取決於實際的 H⁺ 濃度,而不是僅僅根據酸的名稱來確定。

只有當 x 遠小於 C 時,C−x 才可以被近似為 C。 極稀溶液以及在多個階段發生離解的酸,需要額外的平衡。

觀察實驗中需要注意的事物

酸的強度是指其易於離解的趨勢,濃度是指單位體積中酸的量。它可以用 pH = −log₁₀[H⁺] 和 α = [H⁺]/C 來定義。

25℃是單質酸的理想濃度平衡。對於弱酸,使用精確的方程:x² + Ka*x - Ka*C = 0。活性和多樣性資產不考慮。水的自離子化僅在 [H⁺] ≥ 10⁻⁶ mol/L 時被忽略(顯著大於 10⁻⁷)。整個輸入範圍都滿足此條件。Ka = 1.8×10⁻⁵ 是一種醋酸的例子。粒子比例取整到最近的 100。

關鍵關係與符號

Ka = x²/(C−x) · x = 2KaC/(√(Ka²+4KaC)+Ka)

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
Ka酸解離常數在標準條件下
C, x正式的酸濃度和解離量mol/L

透過範例確認

當相同弱酸進行稀釋時,pH值和離解度如何變化?

如果以相同的 Ka 稀釋,[H⁺] 降低,pH 增加。同時,所有酸的電離比 α 增加。在相同的溫度下,Ka 保持不變。

常見誤解

  • 弱酸並非一定是指稀酸。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 化學 2e (英文)