酸(一)

酸(一)

酸 （有時用「 HA 」表示）的傳統定義是當溶解在 水 中時，溶液中 氫離子 的濃度大於純水中氫離子濃度的 化合物 。換句話說，酸性溶液的 pH 值 小於 7 。 酸一般呈酸味，但是品嘗酸（尤其是高濃度的酸）是非常危險的。酸可以和鹼發生 中和作用 ，生成 水 和 鹽 。酸可分為 無機酸 和 有機酸 兩種。

· 氫氯酸，硫酸和硝酸都被稱為礦酸，因為它們從前都是透過礦物製得的。

· 濃酸具腐蝕性，而稀酸則具刺激性 ( 注意 : 稀氫氟酸也具有腐蝕玻璃的能力 ) 。

酸的定義

酸在 化學 中主要有以下三種定義：

1. 阿累尼烏斯 (S. Arrhenius) 酸。指的是溶解於 水 時釋放出 氫離子 的 化合物 。

2. 布朗斯特 . 勞里（ Brønsted-Lowry ）酸。這種定義認為能提供 質子 的是酸，能接受質子的是 鹼 。參看 酸鹼質子論 。它比阿累尼烏斯的定義要廣泛，因為這種定義下的酸包含了不溶於水的物質。

3. 路易斯 （ Lewis ）酸。酸被定義為 電子 的接受者，這是範圍最廣泛的定義，因為路易斯酸鹼不需要氫或氧的存在。參看 酸鹼電子論 。

酸的性質

· 帶有酸味

· 酸性溶液（包含酸溶液）能使通用酸鹼指示劑變成偏暖色。主要是因為酸能釋放出氫離子（ H + ）。

其他指示劑 :

· 藍色石蕊試紙 : 酸能令藍色石蕊試紙 ( 一種能顯示酸性的紙張 ) 變成紅色。

· 甲基橙 : 當 pH 值是 0 至 3.1 ，酸能令 甲基橙 由黃色變成紅色 , 當 pH 值是 3.1 至 4.4 ，酸能令 甲基橙 由黃色變成橙色。

· 酸對酚酞不起顏色變化，維持無色。酚酞在 pH 為 0 至 8.3 時為無色透明，在 pH 為 8.3 至 10 時為粉紅色，在 pH 為 10 以上為紅色。

· 酸溶液都是能導電的，這是由於氫離子及酸根離子的存在，可以在電極之間作電荷交換，從而導電。也因此酸是一種電解質。

· 和某些金屬單質反應：

稀酸能與部分金屬單質（多是活性高於銅 Cu 的金屬，如鈣 Ca 、鎂 Mg 、鐵 Fe 、鋅 Zn 等）反應生成鹽和氫氣。

金屬活性序（由高至低）：鉀 K 、鈉 Na 、鈣 Ca 、鎂 Mg 、鋁 Al 、鋅 Zn 、鐵 Fe 、鉛 Pb 、銅 Cu 、汞 Hg 、銀 Ag 、鉑 Pt 、金 Au ）

稀酸 + 金屬 → 氫氣 + 鹽

H 2 SO 4 + Ca → H 2 ↑ + CaSO 4

H 2 SO 4 + Mg → H 2 ↑ + MgSO 4

H 2 SO 4 + Fe → H 2 ↑ + FeSO 4

H 2 SO 4 + Zn → H 2 ↑ + ZnSO 4

2 HCl + Ca → H 2 ↑ + CaCl 2

2HCl + Mg → H 2 ↑ + MgCl 2

2HCl + Fe → H 2 ↑ + FeCl 2

2HCl + Zn → H 2 ↑ + ZnCl 2

稀酸不會和銅、汞、銀、鉑、金等金屬反應。稀硝酸和金屬的反應比較特別，它會產生氧化還原反應生成氧化氮 NO( 無色氣體 ) 而不會產生氫氣，只有極度稀的硝酸才會和金屬反應產生少量的氫氣。

因此在工業中什少透過用硝酸直接與金屬接觸製備硝酸鹽，多利用置換反應製造。要注意的是金屬單質鉛 Pb 和稀酸 ( 特別是硫酸 H 2 SO 4 和鹽酸 HCl) 的反應中，基於鉛的活性什低，起初反應速度會十分緩慢，而這反應還會在很短時間內停止，因為氯化鉛 PbCl 2 和硫酸鉛 PbSO 4 都是不水溶性的固體，它會覆蓋在金屬鉛表面形成緻密保護膜阻停了鉛金屬與酸反應，而令該反應逐漸停止。鉀 K 和鈉 Na 由於太過活躍，會和稀酸產生危險的爆炸性反應，因此不會用此法作工業製備鹽。鋁雖然是十分活躍，但它一暴露在空氣中就會與空氣中的氧氣生成緻密保護膜，這會阻停了之後酸和鋁金屬的接觸反應，而且很大部分是鋁鹽都是不水溶性的固體，也會阻停了之後酸和鋁金屬的接觸反應，所以鋁金屬不在此列。

· 和氫氧化物（鹼）發生 中和反應 放出鹽和水

酸 + 鹼 → 鹽 + 水。主要是因為酸中的氫離子（ H + ）和 鹼 中的氫氧根 離子 OH - 結合成水（ H 2 O ），是 複分解反應 。

HCl + NaOH → H 2 O + NaCl

H + + OH - → H 2 O

· 和金屬氧化物發生反應，生成鹽和水

酸 ＋ 金屬氧化物 → 水 ＋ 鹽

2H + + O 2- → H 2 O

2HCl + CuO → CuCl 2 + H 2 O

H 2 SO 4 + CuO → CuSO 4 + H 2 O

· 和碳酸鹽反應生成鹽、二氧化碳和水

碳酸鹽 + 稀酸 → 鹽 + 二氧化碳 + 水

Na 2 CO 3 + 2HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O

Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O

CaCO 3 + 2HCl → CaCl 2 + CO 2 + H 2 O

CaCO 3 + H 2 SO 4 → CaSO 4 + CO 2 + H 2 O

· 和碳酸氫鹽反應生成鹽、二氧化碳和水

碳酸氫鹽 + 稀酸 → 鹽 + 二氧化碳 + 水

NaHCO 3 + HCl → 2NaCl + CO 2 + H 2 O

2NaHCO 3 + H 2 SO 4 → Na 2 SO 4 + 2CO 2 + 2H 2 O

Ca(HCO 3 ) 2 + 2HCl → CaCl 2 + 2CO 2 + 2H 2 O

Ca(HCO 3 ) 2 + H 2 SO 4 → CaSO 4 + 2CO 2 + 2H 2 O

· 和鹽發生反應（ 複分解反應 ）

酸 + 鹽 → 新鹽 + 新酸（強酸 → 弱酸）

2HCl + Na 2 CO 3 → H 2 O + CO 2 ↑ + 2NaCl

食物中的酸

所有存在於天然食物中的有機酸都是弱酸。

· 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 中找到

· 苯甲酸 - 可在 蠔油 找到

酸性與氫離子的關係

· 所有酸都能溶在水中產生水溶液且能導電，這證明了所有酸都可以在水中離解出離子。

· 當酸和金屬反應會產生氫氣，該氫氣是原自酸的氫離子。

· 所有酸的水溶液都是含有氫離子，只有這樣才能顯出酸的特性。

· 純淨無水的酸都是含氫的共價分子結構化合物，它們溶於水中時會脫出其氫原子。

· 酸溶液的氫離子濃度愈高，其酸度就愈高。

依電離氫離子數目分類

鹽基度是一種酸的每個 分子 最多能電離出的 氫離子 的數目。

· 鹽基度 = 1 ： 一元酸 ——如 氫氯酸 、 硝酸 、 亞硝酸 、 乙酸

HCl --> H + + Cl -

HNO 3 --> H + + HNO 3 -

HNO 2 --> H + + HNO 2 -

· 鹽基度 = 2 ： 二元酸 ——如 硫酸 、 亞硫酸 、 碳酸

H 2 SO 4 --> 2H + + SO 4 2-

H 2 SO 3 --> 2H + + SO 3 2-

H 2 CO 3 --> 2H + + CO 3 2-

· 鹽基度 = 3 ： 三元酸 ——如 磷酸

H 3 PO 4 --> 3H + + PO 4 3-

除 一元酸 以外的酸都稱為 多元酸 。

濃酸的危險性

· 濃酸都大多有腐蝕性，如濃硫酸，它們都能對人體造成嚴重的 化學燒傷 。

· 濃酸的特性 :

· 濃氫氯酸含 35% 氯化氫分子，濃度為 11M ，是無色液體，具高度揮發性，腐蝕性 和強酸性。

· 濃硝酸含 70%HNO 3 分子，濃度為 16M ，是無色液體 ( 但很多時候因有分解反應令濃硝酸溶有紅色的二氧化氮 ) ，具高度揮發性，易分解出有毒的二氧化氮氣體，硝酸有極強氧化性，因此造成極強腐蝕性。

· 濃硫酸含 98%H 2 SO 4 分子，濃度為 18M ，是無色油狀液體，不具揮發性，具極強腐蝕性，極強氧化性 和 極強 脫水性 。

處理濃酸要注意的地方

· 濃酸應安放在 煙櫥 中。

· 人手處理濃酸時要戴防護手套和安全眼鏡。

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

· 若被強酸濺到人體，要用大量清水沖洗傷口，且要立即送醫治理。

常見的無機酸

主條目： 無機酸列表

· H 3 BO 3 - 硼酸

· H 2 CO 3 - 碳酸

· HOCN - 氰酸

· HONC - 雷酸

· HClO 4 - 高氯酸

· HClO - 次氯酸

· HCl - 鹽酸 ， 氫氯酸

· HF - 氫氟酸

· HNO 3 - 硝酸

· HNO 2 - 亞硝酸

· H 3 PO 4 - 磷酸

· H 2 SO 4 - 硫酸

· H 2 SO 3 - 亞硫酸

· H 2 S - 氫硫酸

強酸

強酸 ，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 的概念理解，則指 p K a 值 < − 1.74 的酸。這個值可以理解為在 標準狀況 下， 氫離子 的 濃度 等同於加入強酸後的溶液濃度。

大部分強酸均是 腐蝕性 的，但當中亦有例外。例如 超強酸 當中的 碳硼烷酸 (H(CHB 11 Cl 11 ) ，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 當中的 氫氟酸 （ HF ）卻是高度腐蝕性，而且能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] 。

強酸在水溶液中完全離解的 化學方程式 如下所示：

HA(aq) → H + (aq) + A − (aq)

一般酸不會在水中完全離解，因此多以化學平衝而不是完全反應的形式表示，弱酸就是指不完全離解的酸。用酸度系數作為區別強酸與弱酸的作用並不明顯（因為數值差距較難理解及不明顯），因此用方程式去區別兩者更為合理。

由於強酸在水溶液中完全離解，因此氫離子在水中的濃度等同於將該酸帶到其他的溶液當中：

[HA] = [H + ] = [A − ] ； pH = − log[H+]

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