在前面的課程已經介紹過, 在1887年瑞典化學家阿瑞尼斯 提到電解質溶於水中, 會解離出帶正電及帶負電的粒子, 此即為阿瑞尼斯解離說; 依此為前提, 如果此物質解離出的帶正電粒子為氫離子, 我們就稱此物質為阿瑞尼斯酸, 例如氯化氫; 如果解離出可以帶負電荷的粒子為氫氧根離子, 就稱此物質為阿瑞尼斯鹼, 例如氫氧化鈉。 在確定何謂阿瑞尼斯酸與阿瑞尼斯鹼之後, 可以用實驗來確定酸與鹼物質的強弱。 最直接的方式就是將同濃度的酸或鹼溶於水中, 以這個實驗裝置中電燈泡的亮度來判斷酸鹼的強弱。 可以讓燈泡產生很大亮度的物質, 代表該物溶於水後產生很多的帶電粒子, 使水溶液導電度大幅上升, 即可判斷此物質具有高解離度, 可以視為強酸或強鹼, 反之, 如果燈泡的亮度很弱, 代表水中可以幫助導電的帶電粒子很少, 也就是該物質的解離度較低, 而可以視此物質為弱酸或弱鹼。 我們可以從微觀圖示來解釋強酸與弱酸的差異。 以酸性物質為例, 左圖的分子幾乎完全解離成為帶正電粒子與帶負電粒子, 幾乎不會再以分子的方式存在, 科學家定義這種在水中幾乎100%解離的酸為強酸。 而右圖可以看到, 大部分的物質還是以原來未解離的狀態存在於水溶液中, 只有少部分解離。 這種只有少部分解離的酸, 則視為弱酸。 對於鹼物質而言, 也是這樣, 在水中幾乎100%完全解離出氫氧離子, 解離度極高的, 我們即稱此鹼為強鹼, 在水中只有部分物質發生解離或是產生氫氧離子, 就被稱為是弱鹼。 在生活中酸物質與鹼物質無所不在, 例如在食品工業中有醋酸、碳酸、化工業利用氫氧化鈉製造肥皂, 鹽酸被用來製造浴廁清潔劑等等, 其他還有染劑、塑膠、肥料工業, 甚至是造紙工業上都需要這些酸鹼物質的參與。 在認識這些物質酸鹼的強弱之後, 接下來, 就需要知道這類物質的中文命名及化學式。 HCl 氫氯酸,其水溶液即俗稱的鹽酸, 常見用於浴廁清潔劑, HNO₃中文名稱為硝酸, 常見用於氮肥的製作及金屬蝕刻, 硫酸H₂SO₄用於肥料工業、也用於製作清潔用品, 過氯酸HClO₄可用於液晶面板的製作; 接下來, 常見的弱酸有乙酸CH₃COOH, 在食品工業中可以看到, 也就是我們常說的醋酸、還有碳酸H₂CO₃, 汽水就是屬於這一類物質。 而在生活中常見的鹼物質有這些, 例如氫氧化鈉NaOH用於肥皂的製造, 氫氧化鉀KOH在鹼性電池中當電解質, 氫氧化鈣Ca₂可以降低土壤酸度、作為消毒劑, 氫氧化鋇Ba₂可當橡膠的硬化劑。 現在將今天學到的知識整理一下: 酸鹼的強弱, 不是利用溶液體積的大小判斷、 也不是利用濃度大小, 而是依據酸物質或鹼物質本身的解離程度而作區別, 在水中幾乎100%解離者為強酸或強鹼, 如果只有部分解離, 則稱為弱酸或弱鹼。 而對於命名的部分, 是由它的化學式的命名規則而來, 是不可以被更改的。 請大家一定要注意。 在這個課程結束之前, 讓我們來小小的測驗一下, 剛剛上課的內容是否真的瞭解了? 請問圖中哪兩個是強酸? 哪兩個是弱酸呢? 強酸是C和D, 而弱酸是A和B, 你答對了嗎? 強酸和弱酸的差異是關於解離度的大小喔! 首先我們看到濃度高的A和濃度低的B, 在這兩張圖中只有少部分解離為帶正電粒子與帶負電粒子, 大部分的物質還是原來未解離的狀態, 所以A和B都是弱酸。 而濃度高的C和濃度低的D, 由於圖中的分子幾乎都產生解離, 不再以分子的方式存在, 根據前面學過的定義, 我們就可以知道這種在水中幾乎完全解離的酸為強酸。 以上就是這個部分酸鹼的強弱與命名的課程, 大家可以在生活中去發掘, 還有哪些是我們生活中常見的阿瑞尼斯酸 與阿瑞尼斯鹼。