醫用化學/共軛酸鹼的強弱

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共軛酸鹼對的離解常數Ka和Kb之間有確定的關係。以HOAc為例推導如下:

Gmob5znc.jpg


由於溶劑水的濃度不常數,所以它不出現在平衡常數式中。

Gmob5yn0.jpg


用KW表示[H3O+][OH-],KW稱為水的離子積。這說明在一定溫度下,水中的[H3O+]與[OH-]的乘積為一常數。所以 Ka.Kb=KW (2-7)

24℃時KW值為1.0×10-14.這個關係說明,只知道了酸的離解常數Ka,就可以計算出它的共軛鹼的Kb,反之亦然。Ka和Kb是成反比的,而Ka和Kb正是反映酸和鹼的強度,所以,在共軛酸鹼對中,酸的強度愈大,其共軛鹼的強度愈小;鹼的強度愈大,其共軛酸的強度愈小。表2-6列出了一些共軛厔鹼對的強度次序。

表2-6 共軛酸鹼的強度次序

酸性增強 共軛酸(HB) Ka(在水中) pKa(在水中) 共軛鹼(B)

鹼性增強

H3O+ H2O
H2C2O4 5.4×10-2 1.27 HC2O-4
H2SO3 1.54×10 1.81 HSO-3
HSO-4 1.20×10-2 1.92 SO2-4
H3PO4 7.51×10-3 2.12 H2PO-4
HNO2 4.6×10-4 3.37 NO-2
HF 3.53×10-4 3.45 F-
HCOOH 1.77×10-4 3.75 HCOO-
HC2O-4 5.4×10-5 4.27 C2O2-4
CH3COOH 1.76×10-5 4.75 CH3COO-
H2CO3 4.30×10-7 6.37 HCO-3
HSO-3 1.02×10-7 6.91 SO2-3
H2S 9.1×10-8 7.04 HS-
H2PO-4 6.23×10-8 7.21 HPO2-4
NH+4 5.68×10-10 9.25 NH3
HCN 4.93×10-10 9.31 CH-
HCO-3 5.61×1011 10.25 CO2-3
H2O2 2.4×10-12 11.62 HO-2
HS- 1.1×10-12 11.96 S2-
HPO2-4 2.2×10-13 12.67 PO3-4
H2O OH-

根據酸鹼質子理論,酸鹼在溶液中所表現出來的強度,不僅與酸鹼的本性有關,也與溶劑的本性有關。我們所能測定的是酸鹼在一定溶劑中表現出來的相對強度。同一種酸或鹼,如果溶於不同的溶劑,它們所表現的相對強度就不同。例如HOAc在水中表現為弱酸,但在液氨中表現為強酸,這是因為液氨奪取質子的能力(即鹼性)比水要強得多。這種現象進一步說明了酸鹼強度的相對性。

32 權鹼概念 | 酸鹼反應 32
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