二、共轭酸碱的强弱《医用化学》

二、共轭酸碱的强弱

共轭酸碱对的离解常数Ka和Kb之间有确定的关系。以HOAc为例推导如下:

由于溶剂水的浓度不常数,所以它不出现在平衡常数式中。

用KW表示[H3O+][OH-],KW称为水的离子积。这说明在一定温度下,水中的[H3O+]与[OH-]的乘积为一常数。所以 Ka·Kb=KW (2-7)

24℃时KW值为1.0×10-14.这个关系说明,只知道了酸的离解常数Ka,就可以计算出它的共轭碱的Kb,反之亦然。Ka和Kb是成反比的,而Ka和Kb正是反映酸和碱的强度,所以,在共轭酸碱对中,酸的强度愈大,其共轭碱的强度愈小;碱的强度愈大,其共轭酸的强度愈小。表2-6列出了一些共轭厔碱对的强度次序。

表2-6 共轭酸碱的强度次序

酸性增强共轭酸(HB)Ka(在水中)pKa(在水中)共轭碱(B)碱性增强

H3O+  H2O 
H2C2O45.4×10-21.27HC2O-4 
H2SO31.54×101.81HSO-3 
HSO-41.20×10-21.92SO2-4 
H3PO47.51×10-32.12H2PO-4 
HNO24.6×10-43.37NO-2 
HF3.53×10-43.45F- 
HCOOH1.77×10-43.75HCOO- 
HC2O-45.4×10-54.27C2O2-4 
CH3COOH1.76×10-54.75CH3COO- 
H2CO34.30×10-76.37HCO-3 
HSO-31.02×10-76.91SO2-3 
H2S9.1×10-87.04HS- 
H2PO-46.23×10-87.21HPO2-4 
NH+45.68×10-109.25NH3 
HCN4.93×10-109.31CH- 
HCO-35.61×101110.25CO2-3 
H2O22.4×10-1211.62HO-2 
HS-1.1×10-1211.96S2- 
HPO2-42.2×10-1312.67PO3-4 
H2O  OH- 

根据酸碱质子理论,酸碱在溶液中所表现出来的强度,不仅与酸碱的本性有关,也与溶剂的本性有关。我们所能测定的是酸碱在一定溶剂中表现出来的相对强度。同一种酸或碱,如果溶于不同的溶剂,它们所表现的相对强度就不同。例如HOAc在水中表现为弱酸,但在液氨中表现为强酸,这是因为液氨夺取质子的能力(即碱性)比水要强得多。这种现象进一步说明了酸碱强度的相对性。

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