共軛 (酸鹼理論)

根據酸鹼質子理論，一分子或離子的共軛酸是該分子或離子從其他的酸得到一個質子（即质子化）後的產物，在此反應中，原來參與分子或離子為鹼，得到一個質子之後即為其共軛酸。而共軛鹼就是酸在失去一個質子（去质子化）後的產物Zumdahl, Stephen S., & Zumdahl, Susan A. Chemistry. Houghton Mifflin, 2007, 。有些酸可以提供多個質子，因此某酸的共軛鹼有可能仍是酸性的。

簡單來說，可以用以下的化学反应來說明:
酸+碱共轭碱+共轭酸

约翰内斯·尼古劳斯·布仑斯惕和马丁·劳里提出了酸鹼質子理論，根據此理論，任何可以提供質子給其他化合的化合物就是酸，而可以接收質子的化合物就是鹼。質子是原子核內的粒子，帶有一個正電荷，可以用表示，因為氫原子的原子核就是一個質子，也就是氢正离子。

根據參與反應的化學物質不同，以及使用的酸碱理论，陽離子有可能是共軛酸，陰離子也有可能是共軛鹼。最簡單可以是共軛鹼的陰離子是溶剂化电子，而其共軛酸就是氫原子。
酸碱反應
酸和碱的化學反應會產生對應的共軛碱和共軛酸。酸會失去質子，而碱會得到質子。在以下的圖示中，箭頭表示碱和質子反應形成的鍵結，箭頭從碱的電子對開始，指向酸的氫離子（質子），這個氫離子最後會轉移：File:Conjugate base reaction.svg
此例中，碱性氫氧根離子從铵接收氫離子，水則是氫氧根離子的共軛酸，而酸性的铵失去一個氫離子，氨則是其共軛碱。而上述反應的逆反應是水提供一個氫離子，形成OH−，因此OH−也可以視為是水的共軛碱。「酸」、「碱」、「共軛碱」、「共軛酸」不是專屬於特定化合物，可能在其逆反應中，酸和共軛酸的角色就對調了。

共軛酸碱的強度
共軛酸的強度和解离常数成正比。較強的共軛酸比較容易將氫離子推到其他的化合物中，有較高的平衡常数。共軛碱的強度可以視為是其拉氫離子的傾向，若共軛碱是強碱，溶解後會將氫離子留下，其對應的酸也比較不會分解。

強酸的共軛碱會是弱碱，像盐酸溶於水中的分解就是很好的例子。因為是強酸（在水中大量分解），其就是弱碱，大部份的不會和結合，而是和水結合，形成水合氢离子，因此盐酸的共軛碱是比水弱的弱碱。

另一方面，若化合物是弱酸，其共軛碱不一定會是強碱。像乙酸根離子是乙酸的共軛碱，鹼解離係數（Kb）約為，是弱鹼。
若希望化合物的共軛碱是強碱，化合物本身需要是非常弱的酸，例如水。

識別共軛酸鹼對
若要識別共軛酸鹼對，可以在反應中找只差一個氫離子的反應物和生成物。在生成物一側的共軛酸在反應中獲得了一個氫離子，因此少一個氫離子的對應反應物即為鹼。生成物一側的共軛鹼在反應中失去了一個氫離子，因此多一個氫離子的對應反應物即為酸。

考慮以下的酸鹼反應：

硝酸（）提供一個氫離子和水分子，因此在在此反應中是酸，其共軛鹼即為硝酸根（）即為。水分子在反應中接受了氫離子（質子），是鹼，其共軛酸是水合氢离子（）。

 方程式  酸  鹼  共軛鹼  共軛酸  +  →  +           +  →  +           +  →  +         

應用
共軛酸鹼可以用在缓冲溶液系統中。缓冲溶液是由弱酸及其共軛鹼（以鹽類的方式存在）或弱鹼及其共軛酸所組成的系統，可以在滴定過程中限制pH值的變化。缓冲溶液有一般實驗上的應用，也有在生物體內的應用。人體血液就類似缓冲溶液，可以調節pH值。血液中最重要的缓冲系統是，避免因為二氧化碳的增減而造成pH值的劇幅變化。其化學反應如下：
CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> HCO3^- + H+

以下是一些常見的緩衝試劑。
緩衝試劑pKa適用的pH值範圍檸檬酸3.13, 4.76, 6.402.1 - 7.4乙酸4.83.8 - 5.8KH2PO47.2 6.2 - 8.22-环己氨基乙磺酸（CHES）9.3 8.3–10.3硼酸鹽9.248.25 - 10.25

另一個常用作緩衝試劑的有機化合物是乙酸。乙酸若要成為緩衝試劑，需要和其共軛鹼混合<sup>。所形成的混合物即為乙酸緩衝溶液，是由和的水溶液混合而。乙酸和許多弱酸一樣，是許多化學實驗中常見的為緩衝試劑。

乳酸林格氏液是由有機酸乳酸、乳酸根、鈣離子、鈉離子、鉀離子及氯離子，用蒸餾水製備的緩衝溶液，所形成的液體其張性類似人體血液，常用於因物理创伤、外科手術或烧伤產生出血之後的體液補充。

酸以及其共軛碱的列表
以下是一些酸以及其共軛碱的列表，兩者只差一個質子（H+離子）。酸的酸性隨表往下而遞減，碱的碱性隨表往下而遞增。
 酸 共軛碱 H2F+ 二氢氟阳离子 HF 氢氟酸 HCl 盐酸 Cl− 氯离子 H2SO4 硫酸 HSO4− 硫酸氢根离子 HNO3 硝酸 NO3− 硝酸根离子 H3O+ 水合氢离子 H2O 水分子 HSO4− 硫酸氢根离子 SO42− 硫酸根离子 H3PO4 磷酸 H2PO4− 离子 CH3COOH乙酸 CH3COO− 乙酸根离子 HF 氢氟酸 F− 氟離子 H2CO3 碳酸 HCO3− 碳酸氢根离子 H2S 硫化氢 HS− 离子 H2PO4− 离子 HPO42− 离子 NH4+ 铵离子 NH3 氨 H2O 水分子 OH− 氢氧根离子 HCO3− 碳酸氢根离子 CO32− 碳酸根离子

碱以及其共軛酸的列表
以下是一些碱以及其共軛酸的列表。酸的酸性隨表往下而遞減，碱的碱性隨表往下而遞增。
 碱 共軛酸 C2H5NH2 乙胺 C2H5NH3+ 乙基铵離子 CH3NH2 甲胺 CH3NH3+ 甲基铵離子 NH3 氨 NH4+ 铵離子 C5H5N 吡啶 C5H6N+ 吡啶鎓陽離子 C6H5NH2 苯胺 C6H5NH3+ 苯銨離子 C6H5COO- 苯甲酸離子 C6H5COOH 苯甲酸 F- 氟離子 HF 氟化氢 PO 磷酸根離子 HPO 離子 OH− 氢氧根離子 H2O 水（中性，PH值 7） HCO 碳酸氢根 H2CO3 碳酸 CO 碳酸根 HCO 碳酸氢根 Br- 溴離子  溴化氢 HPO 離子 H2PO 離子 Cl- 氯離子  氯化氢 H2O 水 H3O+ 水合氢离子 NO亚硝酸根離子 HNO2 亚硝酸

 参见 
酸鹼理論、酸鹼質子理論
质子化、去质子化
缓冲溶液
羧酸盐
盐 (化学)

參考資料

Category:酸碱化学