常見的酸與鹼

一、定義：在水中會解離出氫離子（H⁺）的物質稱之為「酸」，酸是一種電解質，解離度高的酸是一種強電解質，同時也是強酸。解離度低的酸是一種弱電解質，也是弱酸。

二、酸性水溶液可以和活性較大的金屬：鐵或鎂等IA和IIA的金屬反應，產生氫氣。
鹽酸＋鐵釘

HCl+Fe → FeCl₂+H₂
鹽酸＋鎂帶

HCl+Mg → MgCl₂+H₂

三、酸性水溶液可以和碳酸鈣反應產生二氧化碳氣體。
鹽酸加入碳酸鈣

HCl+CaCO₃ → CaCl₂+CO₂+H₂O

四、常見的酸

甲、硫酸(H₂SO₄)：

i. 又稱為工業之母，硫酸的產量常被視為是工業發達與否的指標。無色油狀液體，高沸點（315-318℃），常用來製造其他的酸。

ii. 汽機車的鉛蓄電池內就有硫酸水溶液。

iii. 強脫水性：可以使糖（碳水化合物）脫水成碳，或使藍色硫酸銅脫水成白色。

iv. 硫酸和水接觸時會放出大量的熱。稀釋時要將硫酸滴入水中。

v. 硫酸和活性較大的金屬可以產生氫氣，濃硫酸和金屬（銅）產生二氧化硫。

實驗一：硫酸的性質：將濃硫酸和糖反應觀察硫酸的強脫水性；

實驗二；將濃硫酸加水稀釋觀察硫酸遇水放高熱的性質。

乙、鹽酸(HCl)：

i. 由氣態的氯化氫(HCl)溶解在水中就變成鹽酸。

ii. 工業用的鹽酸略成黃色(含鐵離子)

iii. 常用稀鹽酸來清洗金屬表面。

iv. 鹽酸和氨相遇會很容易形成白色的氯化銨。

實驗：鹽酸的性質：觀察鹽酸和鎂帶(加入少許洗衣粉製造泡泡)與碳酸鹽類的反應

丙、硝酸(HNO₃)：

i. 無色液體，腐蝕性強。

ii. 遇光容易分解出NO₂，並且容易溶於硝酸成為黃色。

iii. 硝酸容易和金屬反應，包括活性很低的銅，所以在工業上常用來製造精密電路。

iv. 稀硝酸和銅反應可以產生一氧化氮；濃硝酸可以和銅產生二氧化氮。

實驗：硝酸的性質：濃硝酸和銅反應產生紅色的二氧化氮；硝酸會使蛋白質變性。

丁、醋酸(CH₃COOH)：

i. 無色有刺激性的液體。

ii. 容易溶於水中。食醋中約含3-5%的乙酸。

iii. 純醋酸又稱為冰醋酸。

實驗：冰醋酸的凝固

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圖一：固態的冰醋酸

鹼

一、定義：在水中能解離出氫氧根離子（OH^-）的物質稱為鹼，鹼是一種電解質，解離度高的鹼是一種強電解質，同時也是強鹼。解離度低的鹼是一種弱電解質，也是弱鹼。鹼性的水溶液摸起來通常有滑膩感。（某些鹼具有腐蝕性應避免觸摸）

二、常見的鹼：

甲、氫氧化鈉(NaOH)：

i. 固體通常為白色的顆粒狀。

ii. 俗名：燒鹼、苛性鈉。具有腐蝕性。

iii. 溶於水中為放熱反應。

iv. 容易吸收空氣中的水氣和二氧化碳而潮解，實驗室可用來吸收水氣或是二氧化碳。

實驗：氫氧化鈉的性質。吸水性、溶解的放熱反應。

乙、氨(NH₃)

i. 氣體，無色有刺鼻臭味。

ii. 易溶於水，溶於水後呈鹼性稱為氨水。

iii. 氨氣溶於水中會形成銨根離子同時放出氫氧根離子：
NH_3(g)+H₂O → NH₄⁺_(aq) + OH^-_(aq)

氨的性質：強烈的氣味、遇到氯化氫氣體會產生白色固體

丙、氫氧化鈣(Ca(OH)₂)

i. 石灰（CaO生石灰）溶於水就變成氫氧化鈣溶液，即石灰水。溶解時會放出高熱。

ii. 石灰水和二氧化碳反應會形成白色沈澱物CaCO₃。

iii. 灰石的主要成分是碳酸鈣；石灰或生石灰是指氧化鈣；熟石灰、石灰水為氫氧化鈣。

石灰、熟石灰和石灰時之間的化學反應

CaO+H₂O → Ca(OH)₂

Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ +H2O

CaCO₃ → CaO + CO₂ (加強熱)

自然界可利用第二、三個反應來調節大氣中的二氧化碳濃度。海水可以溶解二氧化碳成為碳酸鹽類，或者貝殼類的生物也可以吸收二氧化碳來製造自己的貝殼。貝殼死亡後，沈澱到海洋底部，慢慢變成生物沉積的石灰岩。然後經由板塊運動，將碳酸鈣送到高溫的地底，分解出二氧化碳。再經由火山噴發釋出。

另外鐘乳石的形成也跟石灰岩的反應有關。石灰岩受到雨水沖刷會溶解

CaCO₃ + H₂CO₃ → Ca²⁺ + 2HCO₃^-

帶有鈣離子和碳酸氫根離子的雨水滲入地下後，如果在一個巖洞空間滲出的話，就會因蒸發等因素，將碳酸鈣沈澱出來，形成石筍、石柱等地形。

延伸閱讀：

1.硫酸百科

2.硫及其化合物

3.氮及其化合物