教材 · 化学 · 物质的状态与变化 · 酸与碱

酸碱的定义与强弱

酸・塩基の定義と強弱

II 物質の状態と変化／酸・塩基

一句话结论

酸碱的强弱由电离度决定，与价数无关。价数是「一个分子能放出几个 H⁺」，电离度是「有多少比例的分子真的电离了」。醋酸是 1 价弱酸，硫酸是 2 价强酸 —— 两个维度互不相干。

同浓度的盐酸和醋酸，都是 1 价的酸，可把锌片丢进去，盐酸冒气泡明显快得多。价数一样、浓度一样，反应快慢却差这么远 —— 说明「酸的强弱」和「价数」根本不是同一件事。这一节就把这两件事彻底分开。

为什么是这样

最早的定义来自阿伦尼乌斯：酸是溶于水放出 H⁺ 的物质，碱是溶于水放出 OH⁻ 的物质。HCl → H⁺ + Cl⁻ 是酸，NaOH → Na⁺ + OH⁻ 是碱。严格说 H⁺ 在水中是以 H₃O⁺（水合氢离子）的形式存在的，但那样写反应式太繁，所以通常简写成 H⁺。

这个定义有个漏洞：氨 NH₃ 分子里根本没有 OH，却确实显碱性。布朗斯特与劳里把定义扩展成电子…不，扩展成质子的授受:酸是给出 H⁺ 的一方，碱是接受 H⁺ 的一方。于是 NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻ 里，水给出 H⁺ 是酸、氨接受是碱 —— 说得通了。

扩展定义还带来两个好处。一是同一种物质可以在不同反应里分别当酸和碱:水在上面那个反应里是酸，而在 HCl + H₂O → Cl⁻ + H₃O⁺ 里是碱。二是不限于水溶液:氯化氢气体与氨气直接生成氯化铵白烟，HCl + NH₃ → NH₄Cl，照样可以判定谁是酸谁是碱。

定量表达

价数是「一个分子电离时能放出几个 H⁺」（碱则是能放出或接受几个 OH⁻ / H⁺）。HCl 是 1 价酸、H₂SO₄ 是 2 价酸、H₃PO₄ 是 3 价酸；NaOH 是 1 价碱、Ca(OH)₂ 是 2 价碱、NH₃ 是 1 价碱。醋酸 CH₃COOH 分子里有 4 个氢，但只有羧基上的那 1 个能变成 H⁺ —— 所以是 1 价酸。

电离度 α 是「溶解的分子里有多大比例真的电离了」，取值 0<α<=1，无单位。电离度接近 1 的叫强酸・强碱（盐酸、硝酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等）；电离度远小于 1 的叫弱酸・弱碱（醋酸约 0.017、氨约 0.013，25 ℃、0.1 mol/L）。

两个容易忽略的细节。一，弱酸弱碱的电离度随浓度变化：越稀，电离度越大;强酸强碱的电离度几乎不随浓度变。二，多价的酸分步电离:H₂SO₄ 先放第一个 H⁺ 再放第二个，而且第一步的电离度最大，越往后越小。所以硫酸水溶液里同时有 H₂SO₄、HSO₄⁻、SO₄²⁻ 三种粒子。

α = n 1 n 0

α: 电离度（无单位，0<α<=1）
n₁: 已电离的物质量［mol］
n₀: 溶解的总物质量［mol］

适用条件

也可以用摩尔浓度之比表示，结果相同
弱酸弱碱的 α 随浓度变化：越稀越大；强酸强碱几乎不变
同一物质的 α 还随温度变化，所以数值都注明条件（如 25 ℃、0.1 mol/L）

怎么用

题目最爱在「强弱」与「价数」之间设陷阱。看到「强弱」就想电离度，看到「几价」就数能放出的 H⁺，两者分开判断。

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