鹽基

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提示:本条目的主题不是碱基

香港台湾鹽基鹼基,有時也稱做[1](儘管「鹼」具有多種意義)。這是根據布忍斯特-路里學說關於酸和鹽基的部份,鹽基可以簡單想像成吸收質子的物質。額外的定義包括提供孤立電子對(由劉易斯提出),以及是氫氧根離子的來源(由阿伦尼乌斯提出)。

鹽基也可想像為與化學相對。酸和鹽基的反應稱為中和作用。鹽基可想像為與化學相對是因為酸增加了水合氫離子(H3O+)在水中的濃度,反之鹽基降低這種濃度。鹽基與酸反應生成。鹽基的一般性質包括:

  • 味道苦味(相對於酸味以及甜味
  • 觸感:具黏滑和像肥皂的感覺
  • 活潑性:對有機物呈苛性,與酸性或可還原的物質劇烈反應
  • 導電性:水溶液以及熔融鹽基電離而導電
  • 將紅色石蕊試紙變為藍色

鹽基的定義[编辑]

法國化學家侯艾爾英语Guillaume François Rouelle於1754年製定了鹽基這一概念。他注意到當時的酸大多是揮發性液體(例如乙酸),與特定物質化合便會轉變為固態鹽。這些特定物質便是鹽的「根基[2]並因此得名。(Alkali)是鹽基的一個特殊例子,會在水溶液中釋出氫氧根離子阿累尼烏斯鹽基是指水溶而水溶液pH值經常大於7的鹽基。還有其他更廣義和深層的酸鹼定義

阿瑞尼士鹽基(Arrhenius base)
氫氧根離子的來源:
NaOH → Na+ + OH
布忍斯特鹽基(Brönsted base)
吸收質子的物質,下式中B為鹽基:
B + H+ → B+H
B + H+ → BH
路易士鹽基(Lewis base)
孤立電子對的提供者,下式中B為鹽基:

Lewis acid-base equilibrium.png

鹽基和pH值[编辑]

量度(不純的)水的pH值,便是測試它的酸性。純水中,大約每千萬個水分子便有一個根據以下方程式電離為水合氫離子和氫氧根離子:

2H2O(l) → H3O+(aq) + OH(aq)

濃度即是以摩爾濃度計算(M摩爾每立方分米(mol/ dm3))水合氫離子和氫氧根離子的濃度;是為水的離解常數,數值為10−7 M。pH值定義為−log [H3O+];因此,純水的pH值是7。(這些數據均取於23 °C,並於不同溫度時有所差別。)

鹽基接收(或去除)溶液中的水合氫離子,或釋放氫氧根離子到溶液中。兩者均降低了水合氫離子在水中的濃度,從而提升pH值。相反,酸釋放水合氫離子或接收氫氧根離子而降低pH值。

例如,1莫耳的氫氧化鈉(40 )溶於1公升的水中,氫氧根離子的濃度便是1摩爾每公升。所以氫離子濃度為每公升[H+] = 10−14 莫耳,而pH值 = −log 10−14 = 14.

鹼度係數pKb)是鹼性的測量,並和酸度係數pKa)有以下關係pKa + pKb = 14.

鹼濃度是量度溶液相對碳酸鹽或碳酸氫鹽中和酸的能力。

與酸的中和作用[编辑]

當鹽基溶解於水中,氫氧化鈉离解為氫氧根離子和鈉離子:

NaOH → Na+ + OH

同樣地,氯化氫於水中生成水合氫離子和氯離子:

HCl + H2O → H3O+ + Cl

當兩種溶液混合,水合氫離子(H3O+)和氫氧根離子(OH)化合生成水分子:

H3O+ + OH → 2 H2O

如果以相同份量的氫氧化鈉溶液和氫氯酸混合,鹽基和酸會恰好完全中和,於溶液中生成氯化鈉,即食鹽

弱鹽基,如蘇打和蛋白,用於酸洩漏事件中的中和劑。以強鹽基如氫氧化鈉氫氧化鉀中和會引起劇烈的放熱反應,同時鹽基也製造了和酸洩漏同等的破壞。

非金屬氧化物的鹼性[编辑]

碳酸鈉亦是鹽基,但它們都沒有氫氧根離子(OH)。這是因為兩種都在溶解時接收氫離子(H+):

Na2CO3 + H2O → 2 Na+ + HCO3 + OH
NH3 + H2O → NH4+ + OH

鹽基的強弱[编辑]

強鹽基是一種會完全水解的鹽基,並提升pH值到14或以上。強鹽基,像強酸一樣,會侵襲生物組織並引致灼傷。它們的反應不同,所以強酸具腐蝕性,而強鹽基則是苛性的超強鹽基是一類特別的鹼性化合物而非親核鹼(暫無譯名)是一類缺少親核性的特殊強鹽基。而弱鹽基包括用於清潔的

強鹽基[编辑]

強鹽基是鹼性化合物所以能夠以酸鹼反應將弱鹽基去質子化。酸度係數大於及等於13的化合物都稱為強鹽基。常見例子包括鹼金屬和鹼土金屬的氫氧化物如氫氧化鈉及氫氧化鈣。非常強的鹽基甚至能在缺少水時將微酸性的烴去質子化。

以下是一些氫氧化物的強鹽基:

這些金屬的陽離子出現於元素週期表的第1和第2族上(即鹼金屬和鹼土金屬)。

第1族的碳陰離子,氨基以及氫化物鹽由於共軛酸而趨向成為更強的鹽基,能於烴、氨基和水中穩定。[來源請求]

鹽基作為異構催化劑[编辑]

鹼性物質可用作化學反應的異構不可溶催化劑。例如氧化鎂氧化鈣以及氧化鋇等金屬氧化物以及氧化鋁上的氟化鉀和某幾種沸石。大量過渡金屬製造良好催化劑,其中不少是鹼性的。鹼性催化劑可用於氫化雙键的移動,Meerwein-Ponndorf-Verlay还原反应Michael反應,以及許多反應。

鹽基和鹼的混淆[编辑]

鹽基和鹼這兩個術語交換使用,這是由於大部分的鹽基都是鹼。「測量泥土中的鹼性」實際是量度pH值。有時錯誤地將歸類為鹼。

注意不是大部分碱金属鹽都是鹼,只有本身是鹼性的鹽才是鹼。

儘管大部分電陽的金屬氧化物都是鹼性,只有可溶的鹼金屬及鹼土金屬氧化物才可稱為鹼。

鹼是鹼金屬及鹼土金屬的鹼性鹽,但根據辭典[1][2], 對鹼的定義卻有相矛盾,包括:

不可溶於水的例子[编辑]

可溶於水的例子[编辑]

註釋[编辑]

  1. ^ 大英百科全書線上繁體中文版
  2. ^ The Origin of the Term Base William B. Jensen Journal of Chemical Education · 1130第83卷,2006年8月8日

參見[编辑]