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去质子化

指数 去质子化

去质子化与质子化相对,是从酸碱反应中的酸(布朗斯特-劳里酸,Brønsted–Lowry acid)分子中脱去(转移)一个质子(氢阳离子,H+)的过程。所形成的物质是该酸的共轭碱。在其互补过程中,当一个质子被加入(转移)到碱(布朗斯特-劳里碱)的过程是质子化。所形成的物质是该碱的共轭酸。 一个分子被去质子化的难易程度可以借助其pKa值预测。酸性越强的物质越容易被去质子化。低pKa值表明化合物为酸性,容易将质子给出到碱。化合物的pKa由多种因素决定,但最重要的因素是共轭碱的稳定性对其的影响,也就是说pKa主要由共轭碱稳定负电荷的能力大小来决定。当负电荷分布在很大表面或长链上时,负电荷被稳定住。将负电荷分布在长链或环上的机理之一是共振论。溶剂也有助於共轭碱上负电荷的稳定。 使用什么样的碱来进行去质子化取决於化合物的pKa。若酸的酸性不强,则质子不易被给出,这就需要强於氢氧化物的碱。氢化物是多种强力去质子化试剂中的一类。常用的氢化物有氢化钠和氢化钾。氢化物中的氢与其他分子中的氢结合会生成氢气。不过,反应中会产生氢气意味着使用去质子化试剂是很危险的,因此应该在惰性保护气如氮气中进行反应,以防氢气与空气中的氧气混合造成爆炸。.

14 关系: 共軛酸鹼對共振 (化学)質子质子化酸度系数酸碱质子理论氢化物氢化钠氢化钾氢氧根水合氢离子

共軛酸鹼對

共軛酸鹼對(conjugate pairs)根據酸鹼質子理論,一分子或離子 X− (以負一價離子為例)的共軛酸是該分子或離子得到一個質子後的產物 HX,而 X− 則為 HX 的共軛鹼,X−和 HX 組成一組共軛酸鹼對。以下是水溶液中,X−的共軛酸 HX 和水的反應平衡式 一強鹼的共軛酸會是弱酸,而一弱鹼的共軛酸會是強酸。 总而言之,这可以被表示为下面的化学反应: 常见的共轭酸碱对有:.

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共振 (化学)

共振论是化学中表示分子结构的一种方法,是价键理论的重要组成部分。该方法认为,对于结构无法用一个经典结构式来表达的分子、离子或自由基,可以通过若干经典结构式的共振来表达其结构。共振中的结构并不存在,真实粒子也并非这些共振结构的混合物或是平衡体系,只是价键理论中无法用单一结构式来准确表达物质结构,必须要借助共振的思想。.

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在各种酸碱理论中,碱都是指与酸相对的一类物质。鹼多指鹼金屬及鹼土金屬的氢氧化物,而对碱最常见的定义是根据阿伦尼乌斯(Arrhenius)提出的酸碱离子理论作出的定义:碱是一种在水溶液中可以电离出氢氧根离子并且不产生其它阴离子的化合物。随后这个定义被扩展为提供氢氧根或者吸收氢离子的化合物。 根据不同的酸碱理论,碱有着不同的定义。.

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質子

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质子化

在化学中,质子化是原子、分子或离子获得质子(H+)的过程。  简单的可以理解为和质子化合, 即结合一个质子,一般都是该物质有孤对电子,所以可以通过配位键结合一个质子。如H2O变成H3O+,NH3变成NH4+等等。 质子化的逆过程是去质子化。 质子化可能是最基本的化学反应,是很多化学计量和催化过程中的一步。一些多元离子和原子可以进行多次质子化,例如很多生物高分子。 基底经过质子化後,其中每一种粒子的质量和电荷都增加了一个单位。分子质子化或去质子化後,很多化学性质都发生了改变,不仅限於电荷和质量,如亲水性、还原势、光学特性等。在特定的分析步骤中,如电喷雾质谱,质子化是必需的一步。 质子化和去质子化会发生在大多数酸碱反应,是大多数酸碱反应理论的核心。布朗斯特-劳里酸被定义为将另一物质质子化的化学物质。.

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酸度系数

酸度系數(英語:Acid dissociation constant,又名酸解離常数,代號Ka、pKa、pKa值),在化學及生物化學中,是指一個特定的平衡常數,以代表一種酸解離氫離子的能力。 該平衡狀況是指由一種酸(HA)中,將氫離子(即一粒質子)轉移至水(H2O)。水的濃度是不會在系數中顯示的。一种酸的pKa越大则酸性越弱,pKa越小则酸性越强(反過來說,Ka值越大,解離度高,酸性越強,Ka值越小,部份解離,酸性越弱)。pKa\mbox_ + \mbox_2\mbox_ \leftrightarrow \mbox_3\mbox^+_ + \mbox^-_ 平衡狀況亦會以氫離子來表達,反映出酸質子理論: 平衡常數的方程式為: 由於在不同的酸這個常數會有所不同,所以酸度系數會以常用對數的加法逆元,以符號pKa,來表示: 在同一的濃度下,較大的Ka值(或較少的pKa值)離解的能力較強,代表較強的酸。一般来说,Ka>1(或pKa<0),则為強酸;Ka<10-4(或pKa>4),则為弱酸。 利用酸度系數,可以容易的計算酸的濃度、共軛鹼、質子及氫氧離子。如一種酸是部份中和,Ka值可以用來計算出緩衝溶液的pH值。在亨德森-哈塞爾巴爾赫方程亦可得出以上結論。.

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酸碱质子理论

酸碱质子理论(-----酸碱理论)是丹麦化学家布朗斯特和英国化学家湯馬士·馬丁·劳里于1923年各自独立提出的一种酸碱理论。该理论认为:凡是可以释放質子(氫離子,H+)的分子或离子为酸(布朗斯特酸),凡是能接受氫離子的分子或离子則为碱(布朗斯特碱)。 當一個分子或離子釋放氫離子,同時一定有另一個分子或離子接受氫離子,因此酸和鹼會成對出現。酸碱质子理论可以用以下反應式說明: 酸在失去一個氫離子後,變成共軛鹼;而鹼得到一個氫離子後,變成共軛酸。以上反應可能以正反應或逆反應的方式來進行,不過不論是正反應或逆反應,均維持以下的原則:酸將一個氫離子轉移給鹼。 在上式中,酸和其對應的共軛鹼為一組共軛酸鹼對。而鹼和其對應的共軛酸也是一組共軛酸鹼對。.

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氫是一種化學元素,其化學符號為H,原子序為1。氫的原子量為,是元素週期表中最輕的元素。單原子氫(H)是宇宙中最常見的化學物質,佔重子總質量的75%。等離子態的氫是主序星的主要成份。氫的最常見同位素是「氕」(此名稱甚少使用,符號為1H),含1個質子,不含中子;天然氫還含極少量的同位素「氘」(2H),含1個質子和1個中子。 氫原子最早在宇宙復合階段出現並遍佈全宇宙。在標準溫度和壓力之下,氫形成雙原子分子(分子式為H2),呈無色、無臭、無味非金屬氣體,不具毒性,高度易燃。氫很容易和大部份非金屬元素形成共價鍵,所以地球上大部份的氫都以分子的形態存在,比如水和有機化合物等。氫在酸鹼反應中尤其重要,因為在這類反應中各種分子須互相交換質子。在離子化合物中,氫原子可以獲得一個電子成為氫陰離子(H−),或失去一個電子成為氫陽離子(H+)。雖然在一般寫法中,氫陽離子就是質子,但在實際化合物中,氫陽離子的實際結構是更為複雜的。氫原子是唯一一個有薛定諤方程式解析解的原子,所以對氫原子模型的研究在量子力學的發展過程中起到了關鍵的作用。 16世紀,人們通過混合金屬和強酸,首次製備出氫氣。1766至1781年,亨利·卡文迪什第一次發現氫氣是一種獨立的物質,燃燒後會產生水。安東萬-羅倫·德·拉瓦節根據這一性質,將其命名為「Hydrogen」,在希臘文中意為「生成水的物質」。19世纪50年代,英国医生合信编写《博物新编》(1855年)时,把元素名翻译为“轻气”,成為今天中文「氫」字的來源。 氫氣的工業生產主要使用天然氣的蒸汽重整過程,或通過能源消耗更高的水電解反應。大部份的氫氣都在生產地點直接使用,主要應用包括化石燃料處理(如裂化反應)和氨生產(一般用於化肥工業)。在冶金學上,氫氣會對許多金屬造成氫脆現象,使運輸管和儲存罐的設計更加複雜。.

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氢化物

氢化物是一类氢的化合物。严格意义上讲,氢化物只包含氢同金属相互结合的化合物,但由于概念的扩大,有时它也包含水、氨和碳氢化合物等物质。.

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氢化钠

氢化钠,化学式为NaH,是一种无机盐。有机合成中,氢化钠主要被用作强碱。氢化钠是盐类氢化物的典型代表,即其是由Na+和H−组成的,不同于硼烷、甲烷、氨和水之类的分子型氢化物。氢化钠不溶于有机溶剂,溶于熔融金属钠,因此几乎所有与氢化钠有关的反应都于固体表面发生。.

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氢化钾

氢化钾,化学式KH,是钾的氢化物,属于类盐氢化物。氢化钾与水反应生成氢氧化钾和氢气: 这个反应通常非常剧烈,伴随着产生的氢气的燃烧。同时由于钾离子的存在,火焰呈淡紫色。 储放氢化钾时有可能发生爆炸,可能是由于表面生成的超氧化物与内层的氢化物接触时,发生的剧烈氧化还原反应导致的。因此存放和使用氢化钾时必须小心。通常氢化钾作为矿物油中的分散质出售。研究表明石蜡中氢化钾分布更加均匀,因此相对安全。 氢化钾是有机合成中比氢化钠更强的碱,可用于有机分子的去质子化。.

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氢氧根

氫氧離子,化學符號為OH-。其中氢和氧之间以共价键连接,整体带一单位的负电荷。常常與不同的元素組成氫氧化物。.

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氮是一种化学元素,其化学符号为N;原子序数是7。在自然界中氮单质最普遍的形态是氮气,这是一种在标准状况下无色无味无臭的雙原子气体分子,由于化学性质稳定而不容易发生化學反应。氮气是地球大气中含量最多的气体,佔總體積的78.09%。1772年在苏格兰爱丁堡,由丹尼尔·卢瑟福分離空氣後发现。氮属于氮族元素中的一种。 氮是宇宙中常見的元素,在銀河系及太陽系的豐度排第七名。其生成的原因推測是由於超新星中碳和氫產生的核融合。由於氮元素及其和氫、氧形成的常见化合物都极易揮發,因此在內太陽系中的類地行星中氮元素較不常見。不過和地球一样,其他行星及其卫星的大氣層中,气态的氮及其化合物很常见。 很多工业上很重要的化合物(比如氨、硝酸、用作推进剂或炸药的有机硝酸盐以及氰化物)都含有氮原子。氮原子之间具有非常牢固的化学键,无论是在工业中或是在生物体內,将转化为有用的含氮化合物都是很不容易的。相应的,当含氮化合物燃烧,爆炸或分解时会产生氮气,并通常可以释放大量有用的能量。合成产生的氨和硝酸盐是关键的工业化肥料,而硝酸盐肥料是引起水系统富营养化的关键污染物。 含氮化合物除了作为肥料和能量储存的功用之外还有其他多种用途。氮是克維拉纤维和氰基丙烯酸酯强力胶水等多种材料的组成部分。在各种药学药品的大类中(包括抗生素)都含有氮元素。许多药物都是天然含氮信号分子的类似物或前体药物。比如,有机硝酸盐硝酸甘油和硝普钠在体内代谢产生一氧化氮以控制血压。植物中的生物鹼(经常是防卫性化合物)根据定义是含有氮的,许多知名的含氮药物(比如咖啡因和吗啡)是生物碱或是合成的天然产物类似物,像许多植物生物碱一样用作于动物体内的神经传导物质的接收器上(例如合成苯丙胺)。 氮主要存在于所有的有机体的氨基酸(以及蛋白质)和核酸(DNA和RNA)之中。人类身体中的3%的重量都是氮元素构成的,其含量仅次于氧元素、碳元素和氢元素。氮循环是指氮元素从空气进入生物圈和有机化合物中然后再返回大气的转移过程。.

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水合氢离子

水合氢离子也稱離子或(),指的是氢离子與水分子配位结合而生成的正離子。與水結合之氫正離子,通常的來源為可溶於水的酸,可溶於水的酸溶在水中會解離成為酸根離子與氫離子,由於水分子能提供孤對電子,所以氫離子便與水分子配位结合而生成水合氢离子。 水合氢离子通常用H3O+表示,为了简便,也常把H3O+写作H+。 命名时若作为前缀则称为𨦡基(oxonio-)。 2015年11月2日,使用水合氫離子來探測質子-電子質量比μ,布拉格查理大學物理研究團隊發現,在過去70億年內,Δμ/μ不大於10-7。.

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