酸碱强度和解离常数

当溶解在水中时，酸或碱的相对强度是其电离的程度。 如果电离反应基本上是完整的，则该酸或碱被称为强；如果电离相对较少，则该酸或碱弱。 相比强的来说，有更多的弱酸和碱。 下面列出了最常见的强酸和碱：

酸的相对强度可以通过在水溶液中测量其平衡常数来量化。 在同一浓度的溶液中，酸离子的电离强度越强，因此产率的水合氢离子浓度比弱酸高。 一种酸的平衡常数称为酸离子常数 K_a。 对于酸 HA 的反应：   

酸离子常数的写为  

其中浓度是均衡的。 虽然水是反应中的反应物，但也是溶剂，因此我们不在方程中包括 [H₂O]。 酸的K_a越大，H₃O⁺ 和 A⁻的浓度相对于平衡混合物中的非电离酸浓度越大，酸越强。 当≈∞完全电离时，一种酸被分类为“强”，在这种情况下， HA 的浓度为零，酸电离常数为不可测量的大 (Ka )。 部分电离的酸被称为“弱”，其酸性电离常数可以通过实验测定。

为了说明这一想法，下面显示了三个酸电离方程和k_A值。 电离常数从所列方程式的第一个增加到最后一个，表示相对酸强按 CH₃CO₂H < HNO₂ < HSO₄⁻ 的顺序增加。

另一种衡量酸强度的方法是其电离百分比。 弱酸的电离百分比是根据平衡混合物的成分定义的：  

其中分子相当于酸偶联物碱的浓度 (根据化学计量法， [a⁻ ] = [H₃O⁺])。 与 K_a 值不同，弱酸的电离百分比随酸的初始浓度而变化，通常随着浓度的增加而下降。

就像酸一样，碱的相对强度反映在水溶液中其基电离常数 (K_B) 的幅度中。 在同一浓度的溶液中，碱离子化程度越高，因此产率比弱碱的氢氧化物离子浓度更高。 强度较高的碱的电离常数大于强度较低的碱。 对于碱， B 的反应：  

电离常数被写入为  

下面对三种弱碱的数据进行的检查显示，碱强度的增加顺序为 NO₂⁻ < CH₂ CO₂⁻ < NH₃。

对于酸，碱的相对强度也反映在其百分比电离中，计算为

但会因碱电离常数和溶液的初始浓度而异。

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第14.3节：酸和碱的相对强度。