4.12 : 酸、碱与中和反应

酸碱反应是一种氢离子H ^{+ 从一种化学物质转移到另一种化学物质的反应。这种反应对于许多自然和技术过程都至关重要，从细胞或湖泊和海洋内部的化学转化到工业规模生产的化肥，药品和其他对社会至关重要的物质，都具有重要意义。}

有几种定义酸的方法。在水溶液中，酸是一种可溶解产生氢离子的物质。

这是酸的阿伦尼乌斯定义，以瑞典化学家斯万特·阿伦尼乌斯（Svante Arrhenius，1859＆ndash; 1927）命名。用符号H ^{+ 表示的氢离子称为质子。在溶液中，质子通过氧上的孤对与水分子化学结合，形成水合氢离子H _{3 O + 。}}

将酸离子化的化学方程式写为

以这种方式与水完全反应的酸称为强酸。 HCl，HNO _{3 和HBr就是几个例子。}

日常生活中遇到的大多数酸都是弱酸。水果中的柠檬酸，醋中的乙酸和牛奶中的乳酸是几个例子。弱酸的一个常见例子是乙酸，它是食用醋中的主要成分。在典型条件下溶于水时，只有约1%的乙酸分子以离子形式出现，即CH _{3 CO 2 ^{＆minus; 。＆nbsp;}}

在上式中使用双箭头表示该过程的部分反应。

碱是一种溶于水的物质，可产生氢氧根离子OH⁻。最常见的碱是由碱金属或碱土金属阳离子（第1和2组）与氢氧根离子结合而成的离子化合物，例如NaOH和Ca（OH） _{2 。与前面讨论的酸化合物不同，这些化合物不会与水发生化学反应，因此不会与水发生化学反应。相反，它们溶解并解离，将氢氧离子直接释放到溶液中。例如，KOH和Ba（OH） 2 溶解在水中并完全解离以生成阳离子（分别为K ^{+ 和Ba 2 + ）和氢氧根离子OH−。这些碱以及在水中完全分解的其他氢氧化物被认为是强碱。}}

以氢氧化钠在水中的溶解为例:

该等式证实了氢氧化钠是碱。当溶解在水中时，NaOH会解离，生成Na ^{+ 和OH + 离子。对于任何其他包含氢氧根离子的离子化合物也是如此。由于离子化合物在典型条件下溶于水时，离解过程基本完成，因此NaOH和其他离子氢氧化物均归为强碱。}

与离子型氢氧化物不同，某些化合物通过与水分子发生化学反应溶解时会生成氢氧根离子。在所有情况下，这些化合物仅发生部分反应，因此被列为弱碱。这些类型的化合物在自然界中也很丰富，并且是各种技术中的重要商品。例如，全球弱碱氨的生产通常每年远远超过100公吨，因为它被广泛用作农业肥料，其他化合物的化学合成原料以及家用清洁剂中的活性成分。氨溶解在水中后会发生部分反应，产生氢氧根离子，如下所示:

顾名思义，这是一种酸碱反应，涉及H ^{+ 离子从水分子到氨分子的转移。在典型条件下，只有约1％的溶解氨以NH _{4 + 离子的形式存在。}}

中和反应是酸碱反应的一种特殊类型，其中反应物是酸和碱（而不是水），产物通常是盐和水:

为说明中和反应，请考虑摄入典型的抗酸剂（例如氧化镁牛奶）（固体Mg（OH） _{2 的水悬浮液）以缓解与胃酸过多相关的症状时发生的情况（HCl）:}

请注意，除水外，该反应还会生成盐，氯化镁。酸（强或弱）中的H ^{+ （ aq ）与OH ＆minus; （ aq ）（或由弱碱与水反应生成）形成H _{2 O（ l ）。例如，HCl（强酸）和NaOH（强碱）的水溶液反应如下:}}

HCl和NaOH都经历100％电离。因此，完整的离子方程式可写为:

Cl ^{-和Na + 被称为旁观者离子，它们相互抵消，给出的净离子方程为:}

本文改编自 OpenStax 化学2e，第4.2节:对化学反应进行分类。