酸
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酸(粵拼:syun1)嘅傳統定義係溶喺水入面之後,溶液入面氫離子嘅濃度,大過純水入面氫離子濃度嘅化合物。換言之,酸性溶液嘅pH值細過7。酸通常有酸味,而且酸係會同鈣之類嘅金屬產生化學反應,又可以同鹼中和,出水同鹽。酸有無機酸同埋有機酸兩種。
定義
[編輯]化學入面嘅酸有幾種定義:
酸鹼電離理論
[編輯]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/6c/Arrhenius2.jpg/150px-Arrhenius2.jpg)
瑞典科學家阿瑞尼士(Svante Arrhenius)喺1884年發現酸嘅出現係因為氫離子。佢將酸定義做一個溶喺水入面之後會解離出水合氫離子(H3O+)嘅物質[1]。
酸鹼質子理論
[編輯]1923年,化學家Johannes Nicolaus Brønsted同Thomas Martin Lowry同時發現中和反應入面係會有質子轉移。呢個定義係指可以放質子(氫離子,H+)嘅分子或者離子都係酸(布忍斯特酸)。 呢個理論比酸鹼電離理論有個優勝之處,例如醋嘅有機酸,醋酸(CH3COOH)嘅化學反應:
雖然兩個理論都好易講到第一個反應:CH3COOH 溶解喺水之後有放到H3O+,而且佢亦畀咗質子水。但係喺第二個例入面CH3COOH 亦都有同一個變化,但係佢只係畀咗質子氨(NH3),而無生成水合氫離子。呢個理論可以形容埋分子化合物,而阿瑞尼士個定義一定要個反應涉及到離子先用得着。氯化鈉(HCl)同氨喺唔同情況都可以合成氯化銨,NH4Cl。溶解咗嘅氯化鈉好似鹽酸噉,會出水合氫離子同埋氯離子。以下化學反應可以睇到酸鹼電離理論嘅限制:
- H3O+(aq) + Cl−(aq) + NH3 → Cl−(aq) + NH4+(aq)
- HCl(苯) + NH3(苯) → NH4Cl(s)
- HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(s)
兩個定義都可以用喺第一個例,因為水係溶劑而且出咗水合氫離子。但係之後兩個反應無離子出但依然有質子轉移。喺第二個反應入面,溶咗入苯嘅氯化鈉同氨產生固體嘅氯化銨,而第三個反應入面氣體氯化鈉同氨產生固體嘅氯化銨。
酸鹼電子理論
[編輯]美國物理化學家路易士(Gilbert Newton Lewis)將酸定義做電子嘅接受者,呢個係範圍最廣泛嘅定義,因為路易士酸鹼並唔需要氫或者氧存在。例如,三氟化硼有空軌道可以接受電子,所以係路易士酸。
酸嘅性質
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- 通常有酸味
- 酸性溶液(包含酸溶液)可以令通用酸鹼指示劑變成偏暖色。主要係因為酸可以放出氫離子(H+)。
- 其他指示劑:
- 所有酸嘅水溶液都可以導電,因為有氫離子及酸根離子,佢哋可以喺電極之間交換電荷,從而導電。所以酸亦係一種電解質。
- 同活潑金屬單質反應:
- H2SO4 + Ca → H2↑ + CaSO4
- H2SO4 + Mg → H2↑ + MgSO4
- H2SO4 + Fe → H2↑ + FeSO4
- H2SO4 + Zn → H2↑ + ZnSO4
- 2HCl + Ca → H2↑ + CaCl2
- 2HCl + Mg → H2↑ + MgCl2
- 2HCl + Fe → H2↑ + FeCl2
- 2HCl + Zn → H2↑ + ZnCl2
- 睇埋:金屬活動性順序
- 稀酸唔會同銅、汞、銀、鉑、金呢啲金屬反應。稀硝酸同金屬嘅反應特別啲,佢會同金屬產生氧化還原反應,出一氧化氮(NO,無色氣體)而唔出氫氣,只有極稀嘅硝酸先會同金屬緩慢反應產生少量氫氣。所以工業入面好少會直接用硝酸整硝酸鹽,多數用置換反應整。
- 要注意嘅係金屬單質鉛(Pb)同稀酸(特別係硫酸H2SO4同鹽酸HCl)嘅反應入面,因為鉛嘅活性較低,開頭反應速度超慢,而且呢個反應重會好快停。因為氯化鉛PbCl2同硫酸鉛PbSO4分別微溶於同唔溶於水,佢會喺金屬鉛面形成保護膜阻止金屬鉛同酸反應,而令呢個反應慢慢停止。
- 鉀(K)同埋鈉(Na)因為太過活躍,會同稀酸產生危險嘅爆炸性反應,所以工業上唔會用呢個方法整鉀鹽同鈉鹽。
- 鋁可以同稀嘅強酸(好似稀鹽酸、稀硫酸等)進行反應,產生氫氣同相應嘅鋁鹽。常溫之下,鋁喺濃硝酸同埋濃硫酸中被鈍化,冇反應,所以濃硝酸係用鋁罐(可維持大概180個鐘)運輸。
- 同氫氧化物(鹼)發生中和反應放鹽同埋水
- 酸 + 鹼 → 鹽 + 水。主要係因為酸入面嘅氫離子(H+)同鹼入面氫氧根離子(OH?)結合成水(H2O),係複分解反應。
- HCl + NaOH → H2O + NaCl
- H+ + OH− → H2O
- 同金屬氧化物發生反應,產生鹽同埋水
- 同碳酸鹽反應產生鹽、二氧化碳同埋水
- 碳酸鹽 + 稀酸 → 盐 + 二氧化碳 + 水
- 同碳酸氫鹽反應產生鹽、二氧化碳同埋水
- 碳酸氫鹽 + 稀酸 → 鹽+ 二氧化碳 + 水
- NaHCO3 + HCl → NaCl + CO2 + H2O
- 2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2CO2 + 2H2O
- Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2CO2 + 2H2O
- Ca(HCO3)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2CO2 + 2H2O
- 同鹽反應(複分解反應)
- 酸 + 鹽 → 新鹽 + 新酸(要求反應生成難溶物或者弱電解質)
- 2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + H2O + CO2↑
- H2SO4 + Ba(ClO3)2 → BaSO4 + 2HClO3
用途
[編輯]![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/cf/Tumbler_of_cola_with_ice.jpg/250px-Tumbler_of_cola_with_ice.jpg)
酸有好多唔同用途,例如可以用來酸洗,整走鐵鏽同埋其他金屬嘅腐蝕,亦可以喺濕電芯入面做電解質,好似車電芯入面嘅硫酸。
而好似硫酸噉嘅強酸,喺處理礦物嘅時候好常用。例如磷酸礦物會同硫酸產生可以用來做磷酸肥料嘅磷酸。
喺工業入面,硝酸同氨用來產生肥料硝酸銨,而羧酸就可以同酒精酯化,產生酯。
酸亦都可以加落嘢飲同食物入面調味,而且當防腐劑。磷酸係汽水嘅其中一種添加劑,碳酸更係汽水嘅重要成份。日常用品醋入面亦都有醋酸,而檸檬酸就可以當防腐劑。
酒石酸係未熟嘅芒果同埋羅望子嘅一個重要成份,天然生果蔬菜亦都有酸,橙、檸檬同其他柑橘類生果有檸檬酸;蕃茄、菠菜、楊桃有草酸。
維他命C呢種人體必要嘅維他命亦都係一種酸,檸檬、柑橘類生果、番石榴同好多其他生果都有。
有啲酸亦都可以當藥用,乙酰水楊酸(亞士匹靈)就可以用嚟止痛同醫病。
而喺身體入面,鹽酸喺個胃道消化食物。氨基酸合成蛋白質,修補身體組織同埋發育,而脂肪酸亦可以修補身體組織同埋發育。核酸就用嚟生產DNA、RNA 同埋傳送基因訊息畀後代。而碳酸就可以保持身體pH值平衡。
天然嘢食存在嘅酸
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所有存在響天然嘢食入面嘅有機酸都係弱酸:
- 抗壞血酸(C6H8O6) —— 可以響生果度搵到。
- 乙酸(CH3COOH) —— 可以響醋度搵到。
- 單寧酸(C76H52O46) —— 可以響茶度搵到。
- 酒石酸(C4H4O6) —— 可以響提子度搵到。
- 檸檬酸(C6H8O7) —— 可以響橙同檸檬度搵到。
常見嘅酸
[編輯]無機酸
[編輯]- 鹵化氫同佢哋嘅溶劑:鹽酸(HCl)、氫溴酸(HBr)、氫碘酸(HI)
- 鹵素含氧酸:次氯酸(HClO)、亞氯酸(HClO2)、氯酸(HClO3)、高氯酸(HClO4)同埋其他類似嘅溴同碘嘅酸。
- 硫酸(H2SO4)
- 氟磺酸(HSO3F)
- 硝酸(HNO3)
- 磷酸(H3PO4)
- 氟銻酸(HSbF6)
- 氟硼酸(HBF4)
- 六氟磷酸(HPF6)
- 鉻酸(H2CrO4)
- 硼酸(H3BO3)
磺酸
[編輯]- 甲基磺酸(or mesylic acid, CH3SO3H)
- 乙基磺酸(or esylic acid, CH3CH2SO3H)
- 苯磺酸(or besylic acid, C6H5SO3H)
- 對甲基苯磺酸(or tosylic acid, CH3C6H4SO3H)
- 三氟甲磺酸(or triflic acid, CF3SO3H)
- 聚苯乙烯磺酸(Sulfonated polystyrene,[CH2CH(C6H4)SO3H]n)
羧酸
[編輯]- 醋酸(CH3COOH)
- 檸檬酸(C6H8O7)
- 蟻酸(HCOOH)
- 葡萄糖酸 HOCH2-(CHOH)4-COOH
- 乳酸(CH3-CHOH-COOH)
- 草酸(HOOC-COOH)
- 酒石酸(HOOC-CHOH-CHOH-COOH)
烯醇類有機酸
[編輯]核酸
[編輯]參考
[編輯]- ↑ Ebbing, D.D., & Gammon, S. D. (2005). General chemistry (8th ed.). Boston, MA: Houghton Mifflin. ISBN 0-618-51177-6
- Listing of strengths of common acids and bases
- Zumdahl, Chemistry, 4th Edition.
- Ebbing, D.D., & Gammon, S. D. (2005). General chemistry (8th ed.). Boston, MA: Houghton Mifflin. ISBN 0-618-51177-6
- Pavia, D.L., Lampman, G.M., & Kriz, G.S. (2004). Organic chemistry volume 1: Organic chemistry 351. Mason, OH: Cenage Learning. ISBN 9780759342724
出面網頁
[編輯]- Science Aid: Acids and Bases 畀高中生嘅資料
- Curtipot: Acid-Base equilibria diagrams, pH calculation and titration curves simulation and analysis - freeware
- A summary of the Properties of Acids for the beginning chemistry student
- The UN ECE Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution
- Chem 106 - Acidity Concepts