医用化学/共轭酸碱的强弱

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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:

Gmob5znc.jpg


由于溶剂水的浓度不常数,所以它不出现在平衡常数式中。

Gmob5yn0.jpg


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
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。

32 权碱概念 | 酸碱反应 32
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