[科普中國]-酸

電離時(shí)生成的陽離子全部是氫離子(H+)的化合物叫做酸，或者溶于水并能釋放質(zhì)子形成H3O+(水合氫離子）的物質(zhì)也是酸。H3O+的濃度越高，溶液酸性越強(qiáng)。即使是純水中也存在H3O+，其濃度為10-7mol/L。這是由于質(zhì)子從一個(gè)水分子跑到另一個(gè)水分子所造成的。在傳統(tǒng)意義上，H3O+的濃度還取決于氫離子的濃度，雖然水溶液中的大部分氫離子是以H3O+形式存在的。1

簡(jiǎn)介酸是一類化合物的統(tǒng)稱 。

酸在化學(xué)中狹義的定義是：在水溶液中電離出的陽離子全部都是氫離子的化合物。由阿倫尼烏斯提出，此理論即為阿倫尼烏斯酸堿理論。

廣義定義是：能夠接受電子對(duì)的物質(zhì)。

這類物質(zhì)大部分易溶于水中，少部分，如：硅酸，難溶于水。酸的水溶液一般可導(dǎo)電，其導(dǎo)電性質(zhì)與其在水中電離度有關(guān)。部分酸在水中以分子的形式存在，不導(dǎo)電;部分酸在水中離解為正負(fù)離子,可導(dǎo)電。

酸堿質(zhì)子理論：較廣義的定義，則認(rèn)為反應(yīng)中能提供質(zhì)子的是酸，反之為堿，此定義稱為布朗斯特(J. M. Bronsted)-勞里(T. M. Lowry)酸。此理論為酸堿質(zhì)子理論。

Bronsted酸性是酸堿質(zhì)子理論中的概念，代表某物質(zhì)釋放質(zhì)子（H+）的能力。具體說來，某物質(zhì)HA，放出H+后，變成A-，則其Bronsted酸性是反應(yīng) HA = H+ + A- 的平衡常數(shù)。該平衡常數(shù)越大，HA越容易釋放質(zhì)子，則其Bronsted酸性越強(qiáng)。

路易斯酸堿理論：由美國人路易斯(G. N. Lewis)提出。此理論定義酸為電子對(duì)的接受者，稱為路易斯酸，范圍更為廣泛。酸堿反應(yīng)是電子對(duì)接受體與電子對(duì)給予體之間形成配位共價(jià)鍵的反應(yīng)。

軟硬酸堿理論：軟硬酸堿理論是路易斯酸堿理論的延伸。在軟硬酸堿理論中，酸、堿都被分別歸為“硬”、“軟”兩種。

酸的強(qiáng)弱根據(jù)酸在水溶液中電離度的大小，有強(qiáng)酸和弱酸之分 ，一般認(rèn)為，強(qiáng)酸在水溶液中完全電離，如鹽酸、硝酸；弱酸在水溶液中部分電離，如乙酸、碳酸。

強(qiáng)酸：高氯酸，氫碘酸，硫酸，氫溴酸，鹽酸，硝酸，碘酸等。

中強(qiáng)酸：草酸（乙二酸），亞硫酸，磷酸，丙酮酸，，亞硝酸

弱酸：碳酸（有人認(rèn)為是中強(qiáng)酸）2，檸檬酸，3氫氟酸，蘋果酸，葡萄糖酸，甲酸，乳酸，苯甲酸，丙烯酸，乙酸(醋酸)，丙酸，硬脂酸，氫硫酸，次氯酸，硼酸

含氧酸﹐將其較為常見的一種稱某酸﹐其他含氧酸按成酸元素的氧化數(shù)較某酸高﹑低或有無過氧─O─O─結(jié)構(gòu)而命名。例如氯酸HClO?(氯的氧化數(shù)為+5)﹑高氯酸HClO4(氧化數(shù)+7)﹑亞氯酸HClO?(氧化數(shù)為+3)﹑次氯酸HClO(氧化數(shù)+1)﹔又如HSO﹑H?S?O8中含有─O─O─鍵﹐稱過氧一硫酸﹑過氧二硫酸。兩個(gè)簡(jiǎn)單含氧酸縮去一分子水后生成的酸稱焦酸(或稱一縮某酸)﹐也有用重作詞頭來命名的簡(jiǎn)單含氧酸脫去(全部)氫氧基而生成的基稱醯基﹐如─SO─稱硫醯基﹐CrOCl稱鉻醯氯。 若把含氧酸的化學(xué)式寫成MO(OH)(M為金屬)﹐就可以根據(jù) 值來判斷常見含氧酸的強(qiáng)弱﹕ =0 極弱酸﹐如硼酸H?BO?

分類1.根據(jù)有機(jī)無機(jī)分為無機(jī)酸和****有機(jī)酸

有機(jī)酸是指一些具有酸性的有機(jī)化合物。最常見的有機(jī)酸是羧酸，其酸性源于羧基(-COOH)?；撬?(-SO?H)等也屬于有機(jī)酸。有機(jī)酸可與醇反應(yīng)生成酯。

2.根據(jù)是否含氧分為含氧酸和無氧酸

含氧酸（如硫酸H?SO?、碳酸H?CO?等）無氧酸（如鹽酸HCl、氫氟酸HF等）

3.根據(jù)從酸分子中可以電離出H+的個(gè)數(shù)

可以分為一元酸（HCl）、二元酸（H?SO?）、三元酸（H?PO?）

4.根據(jù)酸性強(qiáng)弱將酸分為強(qiáng)酸，中強(qiáng)酸，弱酸（是否能完全電離）

強(qiáng)酸(HCl等) 中強(qiáng)酸（H?PO?等） 弱酸（H?CO?等）

5.根據(jù)是否是中心原子得電子分為強(qiáng)氧化性酸和非強(qiáng)氧化性酸

強(qiáng)氧化性酸（HNO?等）

化學(xué)性質(zhì)酸一般有腐蝕性。弱酸在水溶液中存在電離平衡如下﹕

[HA]﹑[H+]﹑[A-]分別是HA﹑H+﹑A-的物質(zhì)的量濃度﹐是弱酸HA的電離平衡常數(shù)。例如﹐298K時(shí)乙酸的電離常數(shù)為1.8×10-5﹐氫氟酸為7.2×10-4。電離平衡常數(shù)隨弱電解質(zhì)的濃度和溫度有很小的變化。

在一定溫度下﹐弱酸的電離度因溶液變稀而增大﹐如0.10﹑1.0×10-3﹑1.0×10-4乙酸的電離度分別為1.34﹑13.4﹑42%﹐無限稀釋時(shí)完全電離。

多元弱酸的電離是分步進(jìn)行的。例如﹐磷酸分三步電離﹐每步都有相應(yīng)的電離平衡常數(shù)﹕

水是無機(jī)化合物極好的溶劑﹐離子能被水分子強(qiáng)烈吸引而穩(wěn)定﹐酸中 H+是裸露的質(zhì)子﹐直徑為10-3皮米﹐能強(qiáng)烈地與水分子結(jié)合成H?O+。例如﹐水合高氯酸晶體HClO?·H?O實(shí)際上是由H?O+和ClO?-組成﹐在水溶液中H?O+和其他三個(gè)水分子結(jié)合成H?O。常用H表示水溶液中的氫離子。

酸的通性：

（1）跟酸堿指示劑反應(yīng)

紫色石蕊試液遇酸變紅色 無色酚酞試液遇酸不變色

（2）跟活潑金屬（金屬活動(dòng)性順序表中比氫強(qiáng)的金屬）發(fā)生****置換反應(yīng)：

酸 + 金屬 = 鹽 + 氫氣

例：2HCl+Fe=FeCl?+H?↑

（3）跟堿性****氧化物反應(yīng)：

酸 +堿性氧化物→ 鹽+水

3H?SO?+Fe?O?=Fe?(SO?)?+3H?O

（4）跟某些鹽反應(yīng)

酸 + 鹽 → 新酸 + 新鹽

H?SO?+BaCl?=2HCl+BaSO? ↓

（5）跟堿發(fā)生****中和反應(yīng)

酸 + 堿 → 鹽 + 水2

2HCl+Ba(OH)?=BaCl?+2H?O

像以上的 （3）（4）（5）反應(yīng)中，都是兩種化合物互相交換成分，生成新的兩種化合物，我們把它叫做復(fù)分解反應(yīng)。

復(fù)分解反應(yīng)是有一定的要求的，要求反應(yīng)物必須要溶于水

（如果有酸，只須酸溶于水即可），而且生成的產(chǎn)物中必須要有氣體或沉淀或水（其中1個(gè)即可）。

注：若生成H?CO?必須寫成H?O + CO?↑

正如 Na?CO? + 2HCl =2NaCl + H?O + CO?↑ 這里有氣體生成，（也有水生成）

BaCl? + Na?SO? =BaSO?↓ + 2NaCl 這里BaSO?是一種不溶于水的沉淀

NaCl能和硫酸反應(yīng)因?yàn)樯傻腍Cl逸出使反應(yīng)不斷正向移動(dòng)，此反應(yīng)可用于實(shí)驗(yàn)室制取HCl氣體。

常見酸的性質(zhì)①鹽酸****（氫氯酸）（HCl）大多數(shù)氯化物均溶于水，電位序在氫之前的金屬及大多數(shù)金屬氧化物和碳酸鹽都可溶于鹽酸中，另外，Cl—還具有一定的還原性，并且還可與很多金屬離子生成配離子而利于試樣的溶解。常用來溶解赤鐵礦（Fe?O?）、輝銻礦（Sb?S?）、碳酸鹽、軟錳礦(MnO?)等樣品。

②硝酸(HNO?)具有較強(qiáng)的氧化性，幾乎所有的硝酸鹽都溶于水，除鉑、金和某些稀有金屬外，濃硝酸幾乎能溶解所有的金屬及其合金。鐵、鋁、鉻等會(huì)被硝酸鈍化，溶解時(shí)加入非氧化酸，如鹽酸除去氧化膜即可很好的溶解。幾乎所有的硫化物也都可被硝酸溶解，但應(yīng)先加入鹽酸，使硫以H?S的形式揮發(fā)出去，以免單質(zhì)硫?qū)⒃嚇庸?，影響分解。除此之外，硝酸還很不穩(wěn)定，在加熱或光照的條件下能夠分解成水、二氧化氮和氧氣，并且硝酸濃度越高，就越容易分解。硝酸還有強(qiáng)氧化性，它能跟一些金屬、非金屬及還原性物質(zhì)反應(yīng)，結(jié)果，氮元素化合價(jià)降低，變?yōu)槎趸蛞谎趸庀跛崤c金屬非金屬等反應(yīng)生成二氧化氮，稀硝酸則生成一氧化氮）。另外，硝酸還可與蛋白質(zhì)反應(yīng)，使之變黃。

③硫酸（H?SO?）除鈣、鍶、鋇、鉛外，其它金屬的硫酸鹽都溶于水。熱的濃硫酸具有很強(qiáng)的氧化性和脫水性，常用于分解鐵、鈷、鎳等金屬和鋁、鈹、銻、錳、釷、鈾、鈦等金屬合金以及分解土壤等樣品中的有機(jī)物等。硫酸的沸點(diǎn)較高（338℃），當(dāng)硝酸、鹽酸、氫氟酸等低沸點(diǎn)酸的陰離子對(duì)測(cè)定有干擾時(shí)，常加硫酸并蒸發(fā)至冒白霧（SO?）來驅(qū)除。濃硫酸還有一些特殊性質(zhì)：

『吸水性』濃硫酸可吸收物質(zhì)表面的濕存水和氣態(tài)物質(zhì)中的水蒸氣。例如，將濃硫酸敞口放在空氣中，它將會(huì)吸收空氣中的水蒸氣，結(jié)果濃度變低。并且放出大量的熱。

『脫水性』濃硫酸能將鹽的結(jié)晶水或非游離態(tài)水以及某些有機(jī)物中的H、O元素以2：1的原子個(gè)數(shù)比脫出來，并生成水。

『強(qiáng)氧化性』濃硫酸能跟一些金屬、非金屬及還原性物質(zhì)反應(yīng)，結(jié)果，硫元素化合價(jià)降低，變?yōu)槎趸颉?/p>

④硒酸（H?SeO?）selenic acid

分子量： 144.9 白色六方柱晶體，極易吸潮。熔點(diǎn)(℃)： 58沸點(diǎn)(℃)： 260(分解）相對(duì)密度： 2.95 ×10^3kg/m3，易溶于水，不溶于氨水，溶于硫酸。不燃，具強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)刺激性，可致人體灼傷。具有強(qiáng)氧化性與強(qiáng)酸性**（均強(qiáng)于**硫酸）。其水溶液有腐蝕性和強(qiáng)烈的刺激性。

⑤磷酸（H?PO?）磷酸根具有很強(qiáng)的配位能力，因此，幾乎90%的礦石都能溶于磷酸。包括許多其它酸不溶的鉻鐵礦、鈦鐵礦、鈮鐵礦、金紅石等，對(duì)于含有高碳、高鉻、高鎢的合金也能很好的溶解。單獨(dú)使用磷酸溶解時(shí)，一般應(yīng)控制在500～600℃、5min以內(nèi)。若溫度過高、時(shí)間過長，會(huì)析出焦磷酸鹽難溶物、生成聚硅磷酸粘結(jié)于器皿底部，同時(shí)也腐蝕了玻璃。純凈的磷酸是無色晶體，熔點(diǎn)42.3攝氏度，高沸點(diǎn)酸，易溶于水。磷酸是三元中強(qiáng)酸，分三步電離，不易揮發(fā)，不易分解，幾乎沒有氧化性。

⑥高氯酸（HClO?）熱的、濃高氯酸具有很強(qiáng)的氧化性，能迅速溶解鋼鐵和各種鋁合金。是酸性最強(qiáng)的無機(jī)酸。能將Cr、V、S等元素氧化成最高價(jià)態(tài)。高氯酸的沸點(diǎn)為203℃，蒸發(fā)至冒煙時(shí)，可驅(qū)除低沸點(diǎn)的酸，殘?jiān)兹苡谒８呗人嵋渤Ｗ鳛橹亓糠ㄖ袦y(cè)定SiO?的脫水劑。使用HClO?時(shí)，應(yīng)避免與有機(jī)物接觸，以免發(fā)生爆炸。

⑦氫氟酸（HF）氫氟酸的酸性很弱(氫氟酸與五氟化銻的混合物—氟銻酸酸性極強(qiáng)，比純硫酸要強(qiáng)2×10^19倍），但 Fˉ的配位能力很強(qiáng)，能與 Fe3+、Al3+、Ti(Ⅳ)、Zr(Ⅳ)、W(Ⅴ)、Nb(Ⅴ)、Ta(Ⅴ)、U(Ⅵ)等離子形成配離子而溶于水，并可與硅形成SiF4而逸出。能腐蝕玻璃。

⑧氫溴酸（HBr）無色或淺黃色液體，微發(fā)煙。分子量80.92，氣體相對(duì)密度（空氣=1）3.5；液體相對(duì)密度2.77(-67℃)；HBr47%水溶液1.49。熔點(diǎn)-88.5℃，沸點(diǎn)-67.0℃。易溶于氯苯、二乙氧基甲烷等有機(jī)溶劑。能與水、醇、乙酸混溶。露于空氣及日光中因溴游離，色漸變暗。強(qiáng)酸性，具有與鹽酸相似的刺激味。除鉑、金和鉭等金屬外，對(duì)其他金屬皆腐蝕，生成金屬溴化物。還具有強(qiáng)還原性，能被空氣中的氧及其他氧化劑氧化為溴。

⑨氫碘酸（HI）能與氟、硝酸、氯酸鉀等劇烈反應(yīng)。和堿金屬接觸會(huì)爆炸。加熱可產(chǎn)生有毒的碘蒸汽。遇水或水蒸氣時(shí)有強(qiáng)腐蝕性，能灼傷皮膚。

⑩氫氰酸（HCN）化學(xué)品中文名稱：氰化氫，氫氰酸（水溶液）化學(xué)品英文名稱： hydrogen cyanid技術(shù)說明書編碼： 826 CAS No.： 74-90-8分子式： HCN分子結(jié)構(gòu)： C原子以sp雜化軌道成鍵、存在碳氮叁鍵，分子為極性分子。分子量： 27.03

應(yīng)用用途酸的用途很廣﹐許多工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室都要用酸﹐常用的有硫酸﹑鹽酸﹑硝酸。許多化學(xué)反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行﹐pH值很重要。如將二氧化碳通入含Ca2+的溶液﹐能否得到碳酸鈣沉淀﹐取決于溶液的pH值﹐某些反應(yīng)須在恒定的pH值下進(jìn)行﹐為此常用弱酸(堿)及其鹽的溶液作緩沖溶液。正常人的血液pH≈7.4(其中含有HCO和HCO﹑HPO和HPO)﹐稍微變動(dòng)就會(huì)影響健康。

濃酸與強(qiáng)酸濃酸濃酸的危險(xiǎn)性：

濃酸常有強(qiáng)烈腐蝕性，有些還伴有其他特性，如具有強(qiáng)氧化性和脫水能力的濃硫酸，能對(duì)人體造成嚴(yán)重的化學(xué)燒傷。

濃酸的特性：

濃氫氯酸含35%氯化氫分子，濃度約為11M，是無色液體，具高度揮發(fā)性和腐蝕性。

濃硝酸含70%HNO3分子，濃度約為16M，是無色液體(但很多時(shí)候因有分解反應(yīng)令濃硝酸溶有紅棕色的二氧化氮)，具高度揮發(fā)性，易分解出有毒的二氧化氮?dú)怏w，硝酸有極強(qiáng)氧化性，因此造成極強(qiáng)腐蝕性。自我分解反應(yīng)如下:4 HNO3 → 2 H2O + 4 NO2 + O2

濃硫酸含98%硫酸分子，濃度約為18M，是無色油狀液體，不具揮發(fā)性，但具極強(qiáng)的腐蝕性、氧化性和脫水性。

濃酸注意事項(xiàng)：

濃酸應(yīng)安放在通風(fēng)柜中。人手處理濃酸時(shí)要戴防護(hù)手套和安全眼鏡。

稀釋濃酸時(shí)，是要慢慢地把濃酸加入攪動(dòng)中大量水中而不能相反，否則可引致沸騰(突沸)，水連同強(qiáng)酸濺出可引致極大的危險(xiǎn)。

若被強(qiáng)酸濺到人體，立即用大量清水沖洗傷口，再用小蘇打溶液沖洗，嚴(yán)重則要立即送醫(yī)治理。4

強(qiáng)酸強(qiáng)酸，是指在水溶液中完全電離的酸（硫酸這類多元酸不在此限），或以酸度系數(shù)的概念理解，則指pKa值

大部分強(qiáng)酸均是腐蝕性的，但當(dāng)中亦有例外。例如超強(qiáng)酸當(dāng)中的碳硼烷酸(H(CHB11Cl11)，其酸性比硫酸高百萬倍，但卻完全不帶有腐蝕性[1]；相反，弱酸當(dāng)中的氫氟酸（HF）卻帶有高度腐蝕性。它能夠溶解極大部分的金屬氧化物，諸如玻璃及除了銥以外的所有金屬[2]。

強(qiáng)酸在水溶液中完全離解的化學(xué)方程式如下所示：

HA(aq) + H2O(l) → H3O+(aq) + A?(aq)

一般酸不會(huì)在水中完全離解，因此多以化學(xué)平衡而不是完全反應(yīng)的形式表示，弱酸就是指不完全離解的酸。用酸度系數(shù)作為區(qū)別強(qiáng)酸與弱酸的作用并不明顯（因?yàn)閿?shù)值差距較難理解及不明顯），因此用方程式去區(qū)別兩者更為合理。

由于強(qiáng)酸在水溶液中完全離解，因此氫離子在水中的濃度等同于將該酸帶到其他的溶液當(dāng)中：

[HA] = [H+] = [A-]；pH = -log[H+]5

食物中的酸所有存在于天然食物中的有機(jī)酸都是弱酸。

抗壞血酸（維生素C） - 可在水果中找到

乙酸（醋酸） - 可在醋中找到

單寧酸 - 可在茶中找到

酒石酸 - 可在葡萄中找到

檸檬酸 - 可在橙和檸檬中找到

苯甲酸 - 可在蠔油找到

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

鄭國忠 - 副教授 - 華北電力大學(xué)