酸

**酸**（）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。

## 定義
化學入面嘅酸有幾種定義：

### 酸鹼電離理論

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：
# H3O+(*aq*) + Cl−(*aq*) + NH3 → Cl−(*aq*) + NH4+(*aq*)
# HCl(*苯*) + NH3(*苯*) → NH4Cl(*s*)
# 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

* 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 

:H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + Ca → H2↑ + CaSO<sub>4</sub>
:H2SO4 + Mg → H2↑ + MgSO<sub>4</sub>
:H2SO4 + Fe → H2↑ + FeSO<sub>4</sub>
:H2SO4 + Zn → H2↑ + ZnSO<sub>4</sub>
:2HCl + Ca → H2↑ + CaCl<sub>2</sub>
:2HCl + Mg → H2↑ + MgCl<sub>2</sub>
:2HCl + Fe → H2↑ + FeCl<sub>2</sub>
:2HCl + Zn → H2↑ + ZnCl<sub>2</sub>

:
:* 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 → CuSO<sub>4</sub> + 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
::Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O
::Na2CO3 + H2SO4 → Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + 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(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + 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

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

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