如果您查看水的平衡解離過程中發生了什麼,就會形成水合氫離子(阿累尼烏斯酸)和氫氧根離子(阿累尼烏斯鹼)。由於這兩個離子的形成量相等(在純水中分別為$ ce {10 ^ {-7} mol / L} $),所以水既不是酸性也不是鹼性。
$$ \ ce {H2O _ {(l)} + H2O _ {(l)} < = > H3O + _ {{aq)} + OH ^ {-} _ {{aq)}} $ $(來自Wikipedia)
如果您感興趣的話,Wikipedia可以解釋有關酸及其定義的更多信息: http://en.wikipedia.org/wiki/Acid。
水俱有“中性pH”,因為pH = 7(僅在水性化學中有用的一種模因)用於估算物質相對於水的酸度/鹼度。
在Brønsted–Lowry方法中,水同時是酸和鹼: H 2 sub> O有時會分解為OH - sup>( H 2 sub> O)和H + sup>的em>共軛鹼基,i。 e。我們看到了質子化。後者立即與周圍的H 2 sub> O反應,形成氫陽離子的水性變體(H 2 sub> O的共軛酸,簡稱為“水合氫” ), 一世。 e。我們看到質子化。但是存在一個平衡,即OH - sup>和(H 2 sub> O) n sub> H + 反應回去形成共價水。這會導致一定程度(在恆定條件下)穩定的氫陽離子濃度,該濃度用於定義pH。
當我們將某些(優先地)質子化的物質溶於水時,過量的(H > 2 sub> O) n sub> H + sup>形式,pH值低於純H 2 sub> O 。因此,布朗斯台德·洛里酸(wrt H 2 sub> O)變成了阿累尼烏斯酸。當我們將某些物質溶解(優先)使水質子化時,(H 2 sub> O) n sub> H + sup>消耗掉後,會形成過量的OH - sup>,pH值變得高於純H 2 sub> O。因此,Brønsted–Lowry鹼(wrt H 2 sub> O)變成了Arrhenius鹼(或鹼)。當我們將H 2 sub> O與NH 3 sub>混合時,會形成大量的離子:
在Arrhenius圖片中,我們看到一個鹼:幾乎沒有(H 2 sub> O) n sub> H + sup>和許多OH - sup>,而NH 4 sub> + sup>不是“氫陽離子”。但是在以NH 3 sub>為中心的圖片中,我們確實看到了強酸! NH 3 sub>的共軛酸很多,而NH 3 sub>的共軛鹼(NH 2 sub> - sup >)缺席。在“對稱” Brønsted–Lowry圖片中,我們看到H 2 sub> O充當酸(去質子化),NH 3 sub>充當鹼(被質子化)。 p因此,酸性和鹼性溶液都是相對的。對於以H 2 sub> O為鹼的物質,水是酸性的。
在您的示例中,與氫氧化物(-1)結合的氫(+1)將平衡為淨電荷0。由於沒有總電荷,因此pH將為中性。
但是,純淨的中性水由於存在於氧中的孤對而可以充當路易斯鹼(孤對供體)。例如,水起路易斯鹼的作用,而Al 3 + sup>起路易斯酸(電子受體)的作用,形成六水合鋁(III)配合物。即:Al 3 + sup>,其中有6個水分子以立方形式圍繞著它。
這裡似乎有很多困惑-在問題和某些答案中。讓我們嘗試清除一些問題。
酸的定義是帶有帶負電氫氧化物基團的化合物
這肯定是錯誤的。酸和鹼有許多不同的定義。三種最常用的方法是:
與我們的討論最相關的理論是前兩種。他們兩個都說酸必須具有不穩定的質子,很容易丟失。在這兩種理論中,氫氧離子通常被認為是鹼,而不是酸。
水的pH值為7,這意味著它是中性的
這裡有兩個概念;中性和pH。這些通常被混淆為同一意思,但實際上它們是完全獨立的。當水溶液中含有相等數量的氫和氫氧根離子時,它是中性的。 pH是水溶液中氫離子濃度的量度,定義為:$$ \ mathrm {pH} =-\ log_ {10}(a _ {\ ce {H +}})$
其中$ a _ {\ ce {H +}} $是氫離子活性。對於稀溶液,這在數值上大約等於氫離子濃度。
如果僅考慮純淨水,則由於水的自電離,溶液中將始終存在少量氫和氫氧根離子。 $$ \ ce {H2O + H2O < = > H3O + + OH-} $$
從等式中可以看到,氫離子(或實際上是$ \ ce {H3O +} $)的離子濃度將始終與氫氧根離子濃度相同,因此純淨水始終是中性的。但是,當您加熱水時,解離平衡趨向於更多的解離,因此氫離子的濃度上升而pH值下降。
為什麼水不是酸性的
使用Brønsted-Lowry的定義,我們可以描述任何涉及酸和鹼的質子轉移的反應。因此,僅在特定反應的情況下,將某物稱為酸或鹼才是嚴格相關的。 $$ \ ce {H2O + HCl -> H3O + + Cl-} $$ $$ \ ce {H2O + NaNH2 -> NaOH + NH3} $$在第一個反應中,水接受來自氯化氫,因此它起鹼的作用。在第二個反應中,水將質子提供給酰胺離子,因此它起酸的作用。因此,您可以看到酸度都是相對的。
量化這種關係的一種方法是測量一個物種的$ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $。這是後續反應平衡位置的量度。 $$ \ ce {HA +溶劑< = > A- +溶劑H +} $$以與pH相似的方式定義:$$ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} =-\ log_ {10} K_ \ mathrm {a} $$ $$ K_ \ mathrm {a} = \ frac {a _ {\ ce {A-}} a _ {\ ce {SolventH +}}}} {a _ {\ ce {HA}}} $$
$ p \ mathrm {K_a} $值的表可以在此處等地方找到。
當使用強鹼時,水顯示出其酸性性質。第I類元素與水(像任何其他酸一樣)反應釋放出氫氣,但您必須記住水是極性化合物。氧具有足夠的電負性,可以將結合的電子對拉向自身,但是氫是第17組的一部分,它具有抵抗氧將所有電子拉向自身的努力的能力(我是指電子保留特性)。因此,水無法顯示其酸性性質。此外,水俱有較低的電離電位以釋放氫離子。即使解離,也會產生相等數量的$ \ ce {OH-} $和$ \ ce {H +} $,以抵消彼此的影響並保持中立。