酸

  想搵味嘅話，請睇酸味。

酸（粵拼：syun1）嘅傳統定義係溶喺水入面之後，溶液入面氫離子嘅濃度，大過純水入面氫離子濃度嘅化合物。換言之，酸性溶液嘅pH值細過7。酸通常有酸味，而且酸係會同鈣之類嘅金屬產生化學反應，又可以同鹼中和，出水同鹽。酸有無機酸同埋有機酸兩種。

常見嘅強酸──硫酸嘅立體模型

定義

化學入面嘅酸有幾種定義：

酸鹼電離理論

阿瑞尼士

瑞典科學家阿瑞尼士（Svante Arrhenius）喺1884年發現酸嘅出現係因為氫離子。佢將酸定義做一個溶喺水入面之後會解離出水合氫離子（H₃O⁺）嘅物質。

酸鹼質子理論

1923年，化學家Johannes Nicolaus Brønsted同Thomas Martin Lowry同時發現中和反應入面係會有質子轉移。呢個定義係指可以放質子（氫離子，H+）嘅分子或者離子都係酸（布忍斯特酸）。 呢個理論比酸鹼電離理論有個優勝之處，例如醋嘅有機酸，醋酸（CH₃COOH）嘅化學反應：

雖然兩個理論都好易講到第一個反應：CH₃COOH 溶解喺水之後有放到H₃O⁺，而且佢亦畀咗質子水。但係喺第二個例入面CH₃COOH 亦都有同一個變化，但係佢只係畀咗質子氨（NH₃），而無生成水合氫離子。呢個理論可以形容埋分子化合物，而阿瑞尼士個定義一定要個反應涉及到離子先用得着。氯化鈉（HCl）同氨喺唔同情況都可以合成氯化銨，NH₄Cl。溶解咗嘅氯化鈉好似鹽酸噉，會出水合氫離子同埋氯離子。以下化學反應可以睇到酸鹼電離理論嘅限制：

1. H₃O⁺(aq) + Cl⁻(aq) + NH₃ → Cl⁻(aq) + NH₄⁺(aq)
2. HCl(苯) + NH₃(苯) → NH₄Cl(s)
3. HCl(g) + NH₃(g) → NH₄Cl(s)

兩個定義都可以用喺第一個例，因為水係溶劑而且出咗水合氫離子。但係之後兩個反應無離子出但依然有質子轉移。喺第二個反應入面，溶咗入苯嘅氯化鈉同氨產生固體嘅氯化銨，而第三個反應入面氣體氯化鈉同氨產生固體嘅氯化銨。

酸鹼電子理論

美國物理化學家路易士（Gilbert Newton Lewis）將酸定義做電子嘅接受者，呢個係範圍最廣泛嘅定義，因為路易士酸鹼並唔需要氫或者氧存在。例如，三氟化硼有空軌道可以接受電子，所以係路易士酸。

酸嘅性質

金屬鋅同鹽酸起反應，產生氫氣（泡泡）。

燒杯入面嘅鹽酸同阿摩尼亞起反應，產生氯化氨（白煙）。

• 通常有酸味
• 酸性溶液（包含酸溶液）可以令通用酸鹼指示劑變成偏暖色。主要係因為酸可以放出氫離子（H⁺）。

其他指示劑：

• 藍色石蕊試紙：酸可以將藍色石蕊試紙（一張可以顯示酸性嘅紙）變成紅色。
• 甲基橙：當pH值係0至3.1，酸可以令甲基橙由黃色變成紅色；當pH值係3.1至4.4，酸可以令甲基橙由黃色變成橙色。
• 酸基本上唔會令到酚酞變色，應該維持無色，但係同如果pH值細過0，酚酞會變成橙紅色；pH係0至8.2就無色透明；pH係8.2至12就係粉紅色；pH大過12就無色。

• 所有酸嘅水溶液都可以導電，因為有氫離子及酸根離子，佢哋可以喺電極之間交換電荷，從而導電。所以酸亦係一種電解質。
• 同活潑金屬單質反應：

稀酸可以同金屬單質（好似鈣、鎂、鐵、鋅等等）產生反應，產生鹽同氫氣。

稀酸 + 金屬 → 氫氣 + 鹽

H₂SO₄ + Ca → H₂↑ + CaSO₄

H₂SO₄ + Mg → H₂↑ + MgSO₄

H₂SO₄ + Fe → H₂↑ + FeSO₄

H₂SO₄ + Zn → H₂↑ + ZnSO₄

2HCl + Ca → H₂↑ + CaCl₂

2HCl + Mg → H₂↑ + MgCl₂

2HCl + Fe → H₂↑ + FeCl₂

2HCl + Zn → H₂↑ + ZnCl₂

睇埋：金屬活動性順序

• 稀酸唔會同銅、汞、銀、鉑、金呢啲金屬反應。稀硝酸同金屬嘅反應特別啲，佢會同金屬產生氧化還原反應，出一氧化氮（NO，無色氣體）而唔出氫氣，只有極稀嘅硝酸先會同金屬緩慢反應產生少量氫氣。所以工業入面好少會直接用硝酸整硝酸鹽，多數用置換反應整。
• 要注意嘅係金屬單質鉛（Pb）同稀酸（特別係硫酸H₂SO₄同鹽酸HCl）嘅反應入面，因為鉛嘅活性較低，開頭反應速度超慢，而且呢個反應重會好快停。因為氯化鉛PbCl₂同硫酸鉛PbSO₄分別微溶於同唔溶於水，佢會喺金屬鉛面形成保護膜阻止金屬鉛同酸反應，而令呢個反應慢慢停止。
• 鉀（K）同埋鈉（Na）因為太過活躍，會同稀酸產生危險嘅爆炸性反應，所以工業上唔會用呢個方法整鉀鹽同鈉鹽。
• 鋁可以同稀嘅強酸（好似稀鹽酸、稀硫酸等）進行反應，產生氫氣同相應嘅鋁鹽。常溫之下，鋁喺濃硝酸同埋濃硫酸中被鈍化，冇反應，所以濃硝酸係用鋁罐（可維持大概180個鐘）運輸。

• 同氫氧化物（鹼）發生中和反應放鹽同埋水

酸 + 鹼 → 鹽 + 水。主要係因為酸入面嘅氫離子（H⁺）同鹼入面氫氧根離子（OH^?）結合成水（H₂O），係複分解反應。

HCl + NaOH → H₂O + NaCl

H⁺ + OH⁻ → H₂O

• 同金屬氧化物發生反應，產生鹽同埋水

酸 ＋ 金屬氧化物 → 水 ＋ 鹽

2H⁺ + O²⁻ → H₂O

2HCl + CuO → CuCl₂ + H₂O

H₂SO₄ + CuO → CuSO₄ + H₂O

• 同碳酸鹽反應產生鹽、二氧化碳同埋水

碳酸鹽 + 稀酸 → 盐 + 二氧化碳 + 水

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂ + H₂O

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + CO₂ + H₂O

• 同碳酸氫鹽反應產生鹽、二氧化碳同埋水

碳酸氫鹽 + 稀酸 → 鹽+ 二氧化碳 + 水

NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂ + H₂O

2NaHCO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2CO₂ + 2H₂O

Ca(HCO₃)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2CO₂ + 2H₂O

Ca(HCO₃)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ + 2CO₂ + 2H₂O

• 同鹽反應（複分解反應）

酸 + 鹽 → 新鹽 + 新酸（要求反應生成難溶物或者弱電解質）

2HCl + Na₂CO₃ → 2NaCl + H₂O + CO₂↑

H₂SO₄ + Ba(ClO₃)₂ → BaSO₄ + 2HClO₃

用途

汽水入面有碳酸。

酸有好多唔同用途，例如可以用來酸洗，整走鐵鏽同埋其他金屬嘅腐蝕，亦可以喺濕電芯入面做電解質，好似車電芯入面嘅硫酸。

而好似硫酸噉嘅強酸，喺處理礦物嘅時候好常用。例如磷酸礦物會同硫酸產生可以用來做磷酸肥料嘅磷酸。

喺工業入面，硝酸同氨用來產生肥料硝酸銨，而羧酸就可以同酒精酯化，產生酯。

酸亦都可以加落嘢飲同食物入面調味，而且當防腐劑。磷酸係汽水嘅其中一種添加劑，碳酸更係汽水嘅重要成份。日常用品醋入面亦都有醋酸，而檸檬酸就可以當防腐劑。

酒石酸係未熟嘅芒果同埋羅望子嘅一個重要成份，天然生果蔬菜亦都有酸，橙、檸檬同其他柑橘類生果有檸檬酸；蕃茄、菠菜、楊桃有草酸。

維他命C呢種人體必要嘅維他命亦都係一種酸，檸檬、柑橘類生果、番石榴同好多其他生果都有。

有啲酸亦都可以當藥用，乙酰水楊酸（亞士匹靈）就可以用嚟止痛同醫病。

而喺身體入面，鹽酸喺個胃道消化食物。氨基酸合成蛋白質，修補身體組織同埋發育，而脂肪酸亦可以修補身體組織同埋發育。核酸就用嚟生產DNA、RNA 同埋傳送基因訊息畀後代。而碳酸就可以保持身體pH值平衡。

天然嘢食存在嘅酸

檸檬入面有檸檬酸。

所有存在響天然嘢食入面嘅有機酸都係弱酸：

• 抗壞血酸（C₆H₈O₆） —— 可以響生果度搵到。
• 乙酸（CH₃COOH） —— 可以響醋度搵到。
• 單寧酸（C₇₆H₅₂O₄₆） —— 可以響茶度搵到。
• 酒石酸（C₄H₄O₆） —— 可以響提子度搵到。
• 檸檬酸（C₆H₈O₇） —— 可以響橙同檸檬度搵到。

常見嘅酸

無機酸

• 鹵化氫同佢哋嘅溶劑：鹽酸（HCl）、氫溴酸（HBr）、氫碘酸（HI）
• 鹵素含氧酸：次氯酸（HClO）、亞氯酸（HClO₂）、氯酸（HClO₃）、高氯酸（HClO₄）同埋其他類似嘅溴同碘嘅酸。
• 硫酸（H₂SO₄）
• 氟磺酸（HSO₃F）
• 硝酸（HNO₃）
• 磷酸（H₃PO₄）
• 氟銻酸（HSbF₆）
• 氟硼酸（HBF₄）
• 六氟磷酸（HPF₆）
• 鉻酸（H₂CrO₄）
• 硼酸（H₃BO₃）

磺酸

• 甲基磺酸（or mesylic acid, CH₃SO₃H）
• 乙基磺酸（or esylic acid, CH₃CH₂SO₃H）
• 苯磺酸（or besylic acid, C₆H₅SO₃H）
• 對甲基苯磺酸（or tosylic acid, CH₃C₆H₄SO₃H）
• 三氟甲磺酸（or triflic acid, CF₃SO₃H）
• 聚苯乙烯磺酸（Sulfonated polystyrene，[CH₂CH(C₆H₄)SO₃H]_n）

羧酸

• 醋酸（CH₃COOH）
• 檸檬酸（C₆H₈O₇）
• 蟻酸（HCOOH）
• 葡萄糖酸 HOCH₂-(CHOH)₄-COOH
• 乳酸（CH₃-CHOH-COOH）
• 草酸（HOOC-COOH）
• 酒石酸（HOOC-CHOH-CHOH-COOH）

烯醇類有機酸

• 抗壞血酸

核酸

• 脫氧核糖核酸（DNA）
• 核糖核酸（RNA）

參考

• Listing of strengths of common acids and bases
• Zumdahl, Chemistry, 4th Edition.
• Ebbing, D.D., & Gammon, S. D. (2005). General chemistry (8th ed.). Boston, MA: Houghton Mifflin. ISBN 0-618-51177-6
• Pavia, D.L., Lampman, G.M., & Kriz, G.S. (2004). Organic chemistry volume 1: Organic chemistry 351. Mason, OH: Cenage Learning. ISBN 9780759342724

出面網頁

• Science Aid: Acids and Bases 畀高中生嘅資料
• Curtipot: Acid-Base equilibria diagrams, pH calculation and titration curves simulation and analysis - freeware
• A summary of the Properties of Acids for the beginning chemistry student
• The UN ECE Convention on Long-Range Transboundary Air Pollution
• Chem 106 - Acidity Concepts