非质子溶剂
严格非质子溶剂包括烃类和他们的卤素衍生物,经历没有加入酸或碱反应。酸碱平衡在这些溶剂可以追究只有当第二个酸碱系统添加;通常的反应1+ B2⇄B1+一个2然后发生。大多数此类调查工作指标的反应系统,但结果往往难以解释,因为协会的离子和分子在这些媒体的低介电常数。
这个词质子最近扩展到包括溶剂不能失去质子,尽管它们可能有弱碱性。有些非质子溶剂高介电常数(例如,N, N-dimethylformamide,二甲亚砜和硝基苯),是很好的溶剂为各种不同的物质。他们有一个强大的区分对酸和碱的性质的影响。特别是,基本在这些溶剂离子溶剂化不足,因此表现为很强的基地;例如,据估计,甲醇钠溶解在二甲亚砜10给出了一个解决方案9倍基本在甲醇。
浓缩酸溶液
稀溶液的酸里,盐酸,硫酸,高氯的(HCl, H2所以4,HClO4)——水的行为本质上作为离子H的解决方案3O+,他们的酸度增加他们的浓度成正比。在浓度大于一摩尔(即1 mol酸每升溶液),然而,酸度,以行动指标或催化能力,比浓度增加快得多。例如,10 mol / l的解决方案的任何强酸约1000倍酸1 mol / l的解决方案。这种行为无疑是很大程度上是由于水的损耗增加酸的浓度;水合氢离子的离子H3O+是已知的,也有强烈的倾向去进一步水合作用,可能主要是离子H3O+(H2O)3(也就是说,H9O4+),并降低含水量增加proton-donating解决方案的能力。这些集中的解决方案通常是衡量的酸度酸性功能,H0,溶剂的量来衡量效果。这是一个基本的指标定义为H0+pKih+−日志10(IH+]/[我]就等于稀溶液的pH值。酸度函数H0经常发现独立指标的性质,给出一个近似测量酸溶液的催化能力。的混合物硫酸和水从10到100%硫酸H0−−0.3和11.1之间的值,对应的酸度范围近11 10。
路易斯酸
更少的信息关于路易斯酸碱平衡比普通的酸碱平衡,但很明显,前者比后者简单。当一个给定的路易斯酸与一系列类似的反应构成基地平衡常数通常不同与传统的基本优势。这是当卤化锌,ZnX2例如,与一系列胺反应。不过,总体而言,是不可能安排路易斯酸和碱以独特的顺序,将预测给定对反应的程度。因此,尽管氢氧离子(哦−)总是一个强大得多基地比氨(NH3)与质子酸反应,与路易斯酸反应+复杂的Ag (NH3)2+是相当稳定的,而AgOH是完全分离的。同样,对于一些复杂金属阳离子形成的顺序增加氟溴化氯化< < <碘,而对于其他金属阳离子的顺序是相反的。
这种行为导致分类路易斯酸和碱的“硬”和“软”类别;作为一个规则,硬酸反应优先基地和,同样,软酸反应软基地。条款硬和软选择显示与硬酸和碱相关的原子结构过于僵化和令人费解的,而那些与软酸和碱更容易变形。硬酸包括质子;钠,钙,铝离子;和阳碳离子。软酸包括亚铜、银、亚汞,卤素阳离子。典型的软基地是碘、硫氰酸盐、硫醚和三苯基膦;而硬基地包括氢氧化、氟化物和许多oxyanions。软硬类别之间的分界线并不尖锐,和它的理论解释是模糊。然而,一个惊人数量的事实信息可以协调的基础上优惠的反应硬酸与硬基地和软酸软基地。
分子结构的影响
规律和趋势在属性的元素是最好理解的元素周期表,有序模式元素排列的顺序增加原子序数。比较氢化物各种元素的表显示明显的酸度只有其中的元素右边的表,尤其是卤素elements-fluorine氯、溴、碘。这种概括是证实当元素在表的第一阶段是为了检查;桌子的右边是临近,这些元素遇到碳、氮、氧、氟。这些元素的氢化物显示增加酸度。甲烷,CH4的氢化碳,没有可检测酸性性质,pK一个在系列氨(NH急剧减少3),35;水(H2O), 16个;和氟化氢(HF) 4。在任何给定的元素周期表,氢化物的酸度增加组织下。例如,两组在桌子的右边包括,分别在降序排列,元素氧、硫、硒、碲;、氟、氯、溴和碘。的pK一个的氢化物的第一组如下:水(H2O), 16个;硫化氢(H2年代),7;硒化氢(H2Se), 4;和碲化氢(H2Te), 3。同样,氟化氢(HF)是一种弱酸,而氯化氢(盐酸)、溴化氢(哈佛商业评论),和碘化氢(HI)是完全分离(强酸)在水溶液。这些趋势由于变化吗键的强度,电负性(原子核对电子的吸引力),和离子溶剂化作用能量,其中第一个是最重要的。当氢化能够失去两个或两个以上的质子,失去第二个总是比较困难的,因为增加的base-e.g负电荷。H2年代−HS−(pK7),海关−−年代2−(pK15);同样,NH4+−NH3(pK9.5),NH3−NH2−(pK35)。
一个简单的规则适用于的优势含氧酸XO,可以考虑到通用公式n(哦)米,其中X是非金属。在这些化合物,pK减少与增加n但不显著依赖于米。当n= 0(如ClOH, Si(哦)4),pK一个8到11;当n= 1(例如,HNO2H2所以3)给pK一个2 - 4;而n= 2或3(例如,H2所以4,HClO4)酸在水中完全分离(pK一个< 0)。这些规律可能归因于共享之间的阴离子的负电荷n+ 1等效氧原子;更广泛的传播,降低离子的能量,因此酸性越强。
是最重要的有机酸醇(包括酚类)和羧酸。简单的醇类是非常弱的酸(pK16 - 19);酚类化合物是相当强(pK∼10);羧酸仍然更强(pK∼5)。羧酸的强度是由于共享两个相当于氧原子之间的负电荷离子有数2−。最重要的是有机基地胺,RNH2,R2在北半球,或者R3比氨n .大多数都是强大的基地;即。,their cations are weaker acids than the ammonium ion.
取代基的影响对有机分子的酸碱性质非常广泛研究和调查的主要方法之一,电子位移的性质由替换这些分子。最简单的分类是为取代基electron-attracting(卤素、羰基、硝基和带正电的组)和electron-repelling团体(烷基组,带负电荷的组)。electron-attracting组使酸强、基础弱,而electron-repelling团体产生相反的效果。然而,往往更具体的电子效应,特别是在芳香和不饱和化合物,需要哪些特殊的解释。