盐基

1754年侯艾尔制定的概念

日本 以及中国大陆极少使用盐基作为碱性物质的名称,但是有少数工业品命名为盐基化合物(指名称中带有盐基字样的化学品),如 二盐基硬脂酸铅 , 三碱式硫酸铅 等。盐基本质上是与酸产生中和作用的物质,中国大陆绝大多数情况下叫做“碱”(这里的碱可以是经典 化学 的碱,也可以各种现代 酸碱理论 的碱)。

前言

本条目讲述所有与酸产生中和作用的化学物质,关于可溶于水的盐基,请见“碱”;组成核 核酸 的此类物质,请见“ 核碱基 ”。

请注意,中国大陆极少使用“盐基”一词,无论可溶于水还是难溶于水,所有“可以与酸中和”的物质都一律称作“碱”。但是大陆确实有少数碱性化合物使用盐基命名,如 二盐基硬脂酸铅 , 三碱式硫酸铅 等。

在 日本 、 香港特别行政区 和 台湾省 ,盐基或 碱基 ,有时也称做碱(尽管“碱”具有多种意义)。这是根据布忍斯特-路里学说关于酸和盐基的部份,盐基可以简单想像成吸收质子的物质。额外的定义包括提供孤立电子对(由刘易斯提出),以及是 氢氧根 的来源(由 斯万特·阿累尼乌斯 提出)。

盐基也可想像为与酸 化学 相对。酸和盐基的反应称为中和作用。盐基可想像为与酸化学相对是因为酸增加了水合氢离子(H3O)在水中的浓度,反之盐基降低这种浓度。盐基与酸反应生成水和盐。盐基的一般性质包括:

(相对于酸的酸味以及 醛和酮 的甜味)

活泼性:对 有机化合物 呈苛性,与酸性或可还原的物质剧烈反应

导电性: 水溶液 以及熔融盐基 电离 而导电

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定义

法国 化学家侯艾尔( Guillaume François Rouelle)于1754年制定了盐基这一概念。他注意到当时的酸大多是挥发性液体(例如 乙酸 ),与特定物质化合便会转变为固态盐。这些特定物质便是盐的“ 根基 ”并因此得名。碱是盐基的一个特殊例子,会在水溶液中释出 氢氧根 。 阿累尼乌斯盐基 是指水溶而水溶液pH值经常大于7的盐基。还有其他更广义和深层的酸碱定义。

阿累尼乌斯盐基(Arrhenius base)氢氧根离子的来源: 氢氧化钠 → Na + OH 布忍斯特盐基(Brönsted base)吸收质子的物质,下式中 B 为盐基: B + H → BH B + H → BH

PH值

量度(不纯的)水的pH值,便是测试它的酸性。纯水中,大约每千万个水分子便有一个根据以下方程式 电离 为水合氢离子和 氢氧根 :

2H2O(l) → H3O(aq) + OH(aq)浓度即是以 摩尔 浓度计算( M 或摩尔每立方分米( 摩尔 / dm))水合氢离子和 氢氧根 的浓度;是为水的离解 常数 ,数值为10 M 。pH值定义为−log [H3O];因此,纯水的pH值是7。(这些数据均取于23 °C,并于不同温度时有所差别。)

盐基接收(或去除)溶液中的水合氢离子,或释放 氢氧根离子 到溶液中。两者均降低了水合氢离子在水中的浓度,从而提升pH值。相反,酸释放水合氢离子或接收 氢氧根 而降低pH值。

例如,1莫耳的 氢氧化钠 (40 克)溶于1公升的水中, 氢氧根 的浓度便是 1 摩尔 每公升。所以氢离子浓度为每公升[H] = 10 莫耳,而pH值 = −log 10 = 14.

碱度系数 ( pKb )是碱性的测量,并和酸度系数( pKa )有以下关系pKa + pKb = 14.

碱浓度是量度溶液相对 碳酸根 或碳酸氢盐中和酸的能力。

与酸中和作用

当盐基溶解于水中,氢氧化钠分解为 氢氧根离子 和钠离子:

氢氧化钠 → Na + OH 同样地, 氯化氢 于水中生成水合氢离子和氯离子:

HCl + H2O → H3O + Cl 当两种溶液混合,水合氢离子(H3O)和 氢氧根 (OH)化合生成水分子:

H3O + OH → 2 H2O 如果以相同份量的 氢氧化钠 和氢氯酸混合,盐基和酸会恰好完全中和,于溶液中生成 氯化钠 ,即食盐。

弱盐基,如 碳酸钠 和蛋白,用于酸泄漏事件中的 中和剂 。以强盐基如 氢氧化钠 或 氢氧化钾 中和会引起剧烈的 放热反应 ,同时盐基也制造了和酸泄漏同等的破坏。

非金属碱性

碳酸钠 和氨亦是盐基,但它们都没有 氢氧根离子 (OH)。这是因为两种都在溶解时接收氢离子(H):

Na2CO3 + H2O → 2 Na + HCO3 + OH NH3 + H2O → NH4 + OH

强弱

强盐基是一种会完全 水解 的盐基,并提升pH值到14或以上。强盐基,像强酸一样,会侵袭生物组织并引致灼伤。它们的反应不同,所以强酸具腐蚀性,而强盐基则是苛性的。超强盐基是一类特别的碱性化合物而harpoon base(暂无译名)是一类缺少亲核性的特殊强盐基。而弱盐基包括用于清洁的氨。

强盐基是碱性化合物所以能够以酸碱反应将弱盐基去质子化。酸度系数大于及等于13的化合物都称为强盐基。常见例子包括 碱金属 和 碱土金属 的 氢氧化物 如 氢氧化钠 及 氢氧化钙 。非常强的盐基甚至能在缺少水时将微酸性的烃去质子化。

氢氧化物由最强到最弱的排列:

氢氧化钾 ( 氢氧化钾 ) 氢氧化钡 ( 氢氧化钡 ) 氢氧化铯 (CsOH)氢氧化钠( 氢氧化钠 ) 氢氧化锶 (Sr(OH)2)氢氧化钙( 氢氧化钙 ) 氢氧化锂 ( 氢氧化锂 ) 氢氧化铷 (RbOH)这些金属的阳离子出现于 元素周期表 的第1和第2族上(即碱金属和碱土金属)。

第1族的碳 阴离子 , 氨基 以及 氢化物 盐由于共 轭 酸而趋向成为更强的盐基,能于烃、氨基和水中稳定。

正丁基锂 (n- BuLi ) 二异丙基氨基锂 (LDA) ( C6H14 LiN) 氨基钠 (NaNH2) 氢化钠 ( 氢化钠 )

异构催化剂

碱性物质可用作化学反应的异构不可溶催化剂。例如 氧化镁 , 氧化钙 以及 氧化钡 等金属 氧化物 以及 氧化铝 上的 氟化钾 和某几种 沸石 。大量过渡金属制造良好催化剂,其中不少是碱性的。碱性催化剂可用于 氢化 ,双键的移动,Meerwein-Ponndorf-Verlay还原反应,Michael反应,以及许多反应。

和碱的混淆

盐基和碱这两个术语交换使用,这是由于大部分的盐基都是碱。“测量泥土中的碱性”实际是量度pH值。有时错误地将氨归类为碱。

注意不是大部分 碱金属 盐都是碱,只有本身是碱性的盐才是碱。

尽管大部分电阳的金属氧化物都是碱性,只有可溶的碱金属及 碱土金属 氧化物才可称为碱。

碱是碱金属及碱土金属的碱性盐,但根据辞典, 对碱的定义却有相矛盾,包括:

所有可溶的盐基 ,这应称作阿累尼乌斯碱。盐基的 水溶液 。

常见化合物

大陆很少使用盐基作为碱性化学品的名称,但是确有少数工业品命名为盐基化合物(指名称中带有盐基字样的化学品)。举例说明。

硬脂酸铅

二盐基硬脂酸铅 ,分子式:2 PbO· Pb(C17H35COO)2 ,是一种白色粉末。相对密度2.15, 熔点 >280℃(有分解现象), 折射率 1.60,在100℃以上易结块,不溶于水,溶于 乙醚 。无可燃性和腐蚀性。用作 聚氯乙稀 的热 稳定剂 。主要用于挤出制品。如塑胶管、波纹板、电线及注射制品等。

硫酸铅

三盐基性硫酸铅,分子式:3PbO· 硫酸铅 H2O ,白色或微黄色粉末。稍带甜味有毒。密度7.1,熔点820℃,约200℃以上开始失去结晶水,折射率2.1。不溶于水及有机 溶剂 ,可溶于热醋酸 和碱类,以及 硝酸 ,热浓盐酸。无可燃性和腐蚀性,易吸湿,在潮湿状态下受阳光照射变色分解。本品对聚氯乙烯有稳定作用,且具有优良的耐热性和电绝缘性,其耐光性能也好,特别适于高温加工。

亚磷酸铅

二盐基亚磷酸铅 ,分子式:2 PbO· PbHPO3·H2O。白色或微黄色粉末。带甜味有毒。密度6.1, 折射率 2.25,在200℃左右变成灰黑色,450℃左右变成黄色。不溶于水和所有的有机溶剂,溶于 盐酸 、硝酸。具有耐候性、热稳定性、电绝缘性等优良性能,并有抗氧化性和屏蔽 紫外线 的性能。

邻苯二甲酸铅

二盐基邻苯二甲酸铅 ,分子式: C8H4O6Pb3。分子量: 818.08。乳白色或略带微黄色粉末,有毒,比重4.6,折光率1.99,溶于 硝酸 和醋酸。用于聚氯乙烯塑料热 稳定剂 ,具有优良的热稳定性、光稳定性、电绝缘性和分散性。耐热性和耐寒性兼优,广泛应用于高温电绝缘材料,是90度和105度绝缘级电缆料的标准稳定剂。作为软质 聚氯乙稀 泡沫塑料的稳定剂效果尤佳。初期发泡率小,在200度左右发泡率激增,泡沫稳定性好。