4.1.3水的质子自递反应

同种溶剂分子间的质子转移作用称为质子自递反应。H₂O作为两性物质，既能给出质子起酸的作用，又能接受质子起碱的作用，存在质子自递反应：

参与该反应的两个共轭酸碱对是H₂O-OH^-和H₃O⁺-H₂O。该反应的平衡常数称为水的质子自递常数，又称水的离子积，用K_w表示。

K_w值与温度有关，随着温度的升高而增大，22℃时，K_w=1.0×10^-14。

4.1.4水溶液中酸碱反应的平衡常数-解离常数

水溶液中酸的强度取决于它将质子(H⁺)给予H₂O分子的能力，碱的强度取决于它从H₂O分子中夺取H⁺的能力。如

同样是HAc，在H₂O中微弱解离，HAc表现为弱酸；而NH₃在全部反应，HAc呈现强酸性。这是因为两份溶剂的碱性不同，NH₃的碱性远远大于H₂O的碱性，所以HAc易将H⁺传递给NH₃。可见酸碱强度除与本身性质有关外，还与溶剂的性质有关。因此得出结论：凡是把H⁺给予溶剂能力大的，其酸的强度就强；相反，从溶剂分子夺取H⁺能力大的，其碱的强度就大。

这种给出和获得质子能力的大小，通常用酸碱在水中的解离常数的大小来衡量。酸碱的解离常数越大酸碱性越强。它们的解离常数分别用K_a和K_b 表示。

如以HB和B作为酸和碱的化学式代表符号，则

弱酸弱碱的强度，凡K_a或K_b大的则强。

相反，上述3种酸的共轭碱的强度如何呢？实质是盐的水解。

在水溶液中，H₃O⁺是实际上能够存在的最强的酸形式。如果任何一种酸的强度大于H₃O⁺，且浓度又不是很大的话，必将定量地与H₂O起反应，完全转化为H₃O⁺，如

其中Cl^-是HCl的共轭碱，因为上述反应进行得如此完全，以至干Cl^-几乎没有从H₃O⁺中夺取质子转化为HCl的能力。也就是说，Cl^-是一种非常弱的碱，它的K_b小到几乎测不出来。

同样，在水溶液中，OH^-是实际上能够存在的最强的碱的形式。若任何一种碱的强度＞OH^-，且浓度又不是很大的话，必将定量地与H₂O发生反应，完全转化为OH^-。

4.1.5共轭酸碱对K_a与K_b的关系

以HAc为例，讨论HAc与Ac^-共轭酸碱对的K_a与K_b关系。

则

K_a·K_b= [H⁺][OH^-]=K_w=1.0×10^-14(25℃)

可见，共轭酸碱对之间的K_a与K_b有确定的关系。

同样，对多元酸碱也有类似情况。如

可见，共轭酸碱对H₂CO₃/HCO₃^-和HCO₃^-/CO₂^3-的K_a与K_b关系分别为：

K_a1K_b2=[H₃O⁺][OH^-]=K_w

K_a2K_b1＝K_w

对于H₂O以外的其他溶剂时，K_aK_b=K_S(溶剂的质子自递常数)。由此得出结论：共轭酸碱对的K_a和K_b之乘积是一常数，等于K_w或K_s。

相关链接：酸碱滴定法——酸碱平衡（一）

文章来源：《分析化学分析方法的原理及应用研究》

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