酸

根據斯萬特・奧古斯特・阿倫尼烏斯的理論，酸（acid，有時用 “HA” 表示）是指當溶解在水中時，溶液中氫離子的濃度大於純水中氫離子濃度的化合物。換句話說，酸性溶液的 pH 值小於水的 pH 值（25℃時為水的 pH 值是 7）。酸一般呈酸味，但是品嚐酸（尤其是高濃度的酸）是非常非常危險的。酸可以和鹼發生中和作用，生成水和鹽。酸可分為無機酸和有機酸兩種。與酸相對的一種物質是鹼。

氫氯酸（鹽酸）、硫酸和硝酸都被稱為礦酸，因為它們從前都是透過礦物製得的。
濃酸具腐蝕性，而稀酸則具刺激性（稀氫氟酸也具有腐蝕玻璃的能力）。

酸的定義

酸在化學中主要有以下三種定義：

阿倫尼烏斯酸。指的是溶解於水時釋放出的陽離子全部是氫離子（H+）的化合物。參看酸鹼電離理論。
布侖斯惕 - 勞裡（Brønsted-Lowry）酸。這種定義認為能提供質子的粒子是酸。參看酸鹼質子論。它比阿倫尼烏斯的定義要廣泛，因為這種定義下的酸包含了不溶於水的物質。
路易斯酸。酸被定義為電子的接受者，這是範圍最廣泛的定義，因為路易斯酸鹼不需要氫或氧的存在。參看酸鹼電子論。

酸的性質

帶有酸味
酸性溶液（包含酸溶液）能使通用酸鹼指示劑變成偏暖色。主要是因為酸能釋放出氫離子（H+）。

酸的分類

3.1 按酸分子是否含氧分類

含氧酸
無氧酸

3.2 依電離氫離子數目分類

鹽基度是一種酸的每個分子最多能電離出的氫離子的數目。

鹽基度 = 1：一元酸 —— 如氫氯酸、硝酸、亞硝酸、乙酸

HCl → H+ + Cl −

HNO3 → H+ + NO3−

HNO2 → H+ + NO2−

鹽基度 = 2：二元酸 —— 如硫酸、碳酸

H2SO4 → 2H+ + SO42−

H2CO3 → 2H+ + CO32−

鹽基度 = 3：三元酸 —— 如磷酸、檸檬酸

H3PO4 → 3H+ + PO43−

H8C6O7 → 3H+ + H5C6O73−

除一元酸以外的酸都稱為二元酸或多元酸。

酸性與氫離子的關係

所有酸在水溶液中，在特定條件下，可以產生可供化學反應的（水合）氫離子 H3O+，從而表達出酸性。這包括兩類情形：

常見的易溶酸如 H3PO4，在溶液中電離產生 H3O+：

H3PO4 + H2O → H3O+ + H2PO4−

難溶酸如 H4SiO4，其溶於水的分子亦可電離產生 H3O+：

H4SiO4 + H2O → H3O+ + H3SiO4−

電離產生的 H3O + 可與鹼發生化學反應。當酸充分強時，電離產生的 H3O + 濃度大，可與活潑金屬反應產生氫氣，或與特定的鹽發生複分解反應。

某些酸如 H3BO3，Al (OH) 3，溶於水的分子本身不能電離產生 H+。它們作為路易斯酸體現酸性，即，與水電離產生的 OH - 結合，釋放水電離產生的 H3O + 參與反應，從而表達出酸性：

H3BO3 + 2H2O → H3O+ + B (OH) 4−

Al (OH) 3 + 2H2O → H3O+ + Al (OH) 4−

純水電離產生的 H3O + 與 OH - 濃度相同。酸性物質溶於水的分子將以上述兩類方式之一造成 H3O + 濃度上升，超過 OH - 濃度。酸溶液的 H3O + 離子濃度愈高，其酸度就愈高。

濃酸的危險性

濃酸常有強烈腐蝕性，有些還伴有其他特性，如具有強氧化性和脫水能力的濃硫酸，能對人體造成嚴重的化學燒傷。
濃酸的特性：
濃氫氯酸含 35% 氯化氫分子，濃度約為 11M，是無色液體，具高度揮發性和腐蝕性。
濃硝酸含 70% HNO3 分子，濃度約為 16M，是無色液體（但很多時候因有分解反應令濃硝酸溶有紅棕色的二氧化氮），具高度揮發性，易分解出有毒的二氧化氮氣體，硝酸有極強氧化性，因此造成極強腐蝕性。自我分解反應如下：4 HNO3 → 2 H2O + 4 NO2 + O2
濃硫酸含 98% 硫酸分子，濃度約為 18M，是無色油狀液體，不具揮發性，但具極強的腐蝕性、氧化性和脫水性。

5.1 濃酸處理注意事項

濃酸應安放在通風櫃中。
人手處理濃酸時要戴防護手套和安全眼鏡。
稀釋濃酸時，是要慢慢地把濃酸加入攪動中大量水中而不能相反，否則可引致沸騰（突沸），水連同強酸濺出可引致極大的危險。
若被強酸濺到人體，應立即用大量流動的清水沖洗傷口至少 10 至 15 分鐘，再用小蘇打（NaHCO3）溶液沖洗，嚴重則要立即送醫治理。

強酸

強酸是指在水溶液中完全電離的酸（硫酸這類多元酸不在此限），或以酸度系數的概念理解，則指 pKa 值 11Cl11)），其酸性比硫酸高百萬倍，但卻完全不帶有腐蝕性；相反，弱酸當中的氫氟酸（HF）卻帶有高度腐蝕性。它能夠溶解極大部分的金屬氧化物，諸如玻璃及除了銥以外的所有金屬。

強酸在水溶液中完全離解的化學方程式如下所示：

:: HA (aq) + H2O (l) → H3O+(aq) + A−(aq)

一般酸不會在水中完全離解，因此多以化學平衡而不是完全反應的形式表示，弱酸就是指不完全離解的酸。用酸度系數作為區別強酸與弱酸的作用並不明顯（因為數值差距較難理解及不明顯），因此用方程式去區別兩者更為合理。

由於強酸在水溶液中完全離解，因此氫離子在水中的濃度等同於將該酸帶到其他的溶液當中：

:: HA = H+ = A−；pH = −logH+

酸性強度的判別

除了透過計算 pH 值來衡量不同酸的強度外，透過觀察以下的性質也可以判別出不同類別的酸的強度：

電負性：在同一元素週期下其共軛鹼的負電性愈高，它的酸度就愈高。
原子半徑：原子半徑增加，其酸度也會增加。以氫氯酸及氫碘酸為例，兩者均是強酸，在水中均會電離出 100% 的相應離子。但是氫碘酸的酸度比氫氯酸要強，這是因為碘的原子半徑遠大於氯的原子半徑。帶有負電荷的碘陰離子擁有較離散的電子雲，因此與質子（H+）的吸力較弱，因此，氫碘酸電離（去質子化）的速度更快（二者酸性的差別可在酸性更強的溶劑，如乙酸中測出，因為在乙酸中二者均只能部分電離而可體現出差別）。
電荷：電離後的物質愈帶有正電荷，就愈高酸度。因此中性離子較陰離子容易放出質子，陽離子也比起其他分子均具有更高酸度。

7.1 酸度

酸度，一種新的酸鹼度定義，可以取代過去一直沿用的 pH 表示酸鹼度。此一定義首先由荷蘭化學家亨克・凡・魯貝克（Henk van Lubeck）在美國《化學教育雜誌》上提出。

定義

式中和分別代表氫離子和氫氧根離子的物質的量濃度。

優勢

與 pH 相比，它有如下 3 個明顯的優勢：

酸度的數值越大說明溶液酸性越強，符合物理定義的語言習慣。
取對數的是無量綱的比值，對數函式返回值同樣無量綱，這符合對數函式的特點。
不管在任何溫度下，中性的溶液 AG 永遠是 0。與此不同的是，習慣上認定 25 攝氏度的中性溶液 pH=7，其他溫度下中性溶液的 pH 都不是 7。

此外，AG 的值域是，而傳統上 pH 的值域是 0~14。

7.2 常見強酸

（從強到弱）

高氯酸 HClO4
氫碘酸 HI
氫溴酸 HBr
鹽酸 HCl
硫酸 H2SO4（Ka1 / 只限於第一酸度係數）
硝酸 HNO3
水合氫離子 H3O + 或 H+。為方便起見，通常會以 H + 取代 H3O+。但要注意的是，單獨而孤立的質子在帶有極性的水中不可能存在，而是常與水分子的其中一對孤偶電子對結合。這使在水合氫離子中的氧的形式電荷為 + 1。
一些化學家將氯酸（HClO3），溴酸（HBrO3），高溴酸（HBrO4），碘酸（HIO3），和高碘酸（HIO4）也列為強酸，但是沒有被公認。

7.3 超強酸

超強酸通常指酸性比純硫酸更強的酸。簡單的超強酸包括三氟甲磺酸（CF3SO3H）和氟磺酸（FSO3H），它們的酸性都是硫酸的上千倍。在更多的情況下，超強酸不是單一純淨物而是幾種化合物的混合物。

超強酸這一術語由詹姆斯・布萊恩特・科南特（James Bryant Conant）於 1927 年提出。喬治・安德魯・尤拉因其在碳正離子和超強酸方面的研究獲得 1994 年諾貝爾化學獎。

常見的超強酸（從最強到最弱）：

氟銻酸 HFSbF5 (1990) (pKa 值 = -28)
魔酸 FSO3HSbF5 (1974) (pKa 值 = -25)
碳硼烷酸 H (CHB11Cl11) (1969) (pKa 值 = -18.0)
氟磺酸 FSO3H (1944) (pKa 值 = -15.6)
三氟甲磺酸 CF3SO3H (1940) (pKa 值 = -14.6)
固體超強酸 SbF5-SiO2-Al2O3，SbF5-TiO2-SiO2 (pKa 值 = -13.75 ~ -14.52)
高氯酸 (pKa 值 = -13)
純硫酸 (pKa 值 = -11.93)

註：pKa 值，哈米特酸度函式

酸的製備

酸和鹽的複分解反應，生成新酸和新鹽
酸性氧化物和水的化合反應
非金屬單質和氫的化合反應

常見的無機酸

食物中的酸

所有存在於天然食物中的有機酸都是弱酸。

抗壞血酸（維生素 C） - 可在水果中找到
乙酸（醋酸） - 可在醋中找到
單寧酸 - 可在茶中找到
酒石酸 - 可在葡萄中找到
檸檬酸 - 可在橙和檸檬等水果中找到
苯甲酸 - 可在蠔油找到