Shanxian Chemical

论求氢离子浓度之法

夫欲知溶液中氢离子浓度，其法有诸，需详加审度，依不同情境而择之。

若溶液为强酸者，强酸于水中几近完全电离。如盐酸（HCl），每摩尔之HCl溶于水，便释出一摩尔氢离子（H⁺）。设HCl溶液之物质的量浓度为\(c\) \(mol/L\)，则溶液中氢离子浓度\([H⁺]=c\) \(mol/L\) 。此理至明，盖强酸电离之特性使然。

至于强碱溶液，虽主要为氢氧根离子（OH⁻），然依水之离子积常数\(K_w=[H⁺][OH⁻]\)，于常温下\(K_w = 1.0×10⁻¹⁴\) 。若已知强碱溶液中氢氧根离子浓度\([OH⁻]\)，则氢离子浓度\([H⁺]=\frac{K_w}{[OH⁻]}\) 。例如氢氧化钠（NaOH）溶液，测知\([OH⁻]=0.1\) \(mol/L\) ，则\([H⁺]=\frac{1.0×10⁻¹⁴}{0.1}=1.0×10⁻¹³\) \(mol/L\) 。

弱酸之情形则较为复杂。弱酸仅部分电离，如醋酸（CH₃COOH），其电离平衡常数\(K_a=\frac{[CH₃COO⁻][H⁺]}{[CH₃COOH]}\) 。设醋酸初始浓度为\(c\) \(mol/L\) ，达电离平衡时，氢离子浓度为\(x\) \(mol/L\) ，因醋酸根离子（CH₃COO⁻）与氢离子浓度近似相等（忽略水电离产生之氢离子），则\(K_a=\frac{x·x}{c - x}\) 。一般弱酸电离程度小，\(c - x≈c\) ，故\(x=\sqrt{K_a·c}\) ，即氢离子浓度\([H⁺]≈\sqrt{K_a·c}\) 。

弱碱溶液与弱酸类似，需借助其电离平衡常数。如氨水（NH₃·H₂O），其电离平衡常数\(K_b=\frac{[NH₄⁺][OH⁻]}{[NH₃·H₂O]}\) 。先求氢氧根离子浓度，再依水之离子积常数求氢离子浓度。

对于盐溶液，又分多种情况。强酸弱碱盐，如氯化铵（NH₄Cl），铵根离子（NH₄⁺）水解使溶液显酸性。设\(NH₄Cl\)浓度为\(c\) \(mol/L\) ，水解常数\(K_h=\frac{K_w}{K_b}\) （\(K_b\)为氨水之电离平衡常数），\(K_h=\frac{[H⁺][NH₃·H₂O]}{[NH₄⁺]}\) ，因水解程度小，\([NH₄⁺]≈c\) ，\([NH₃·H₂O]≈[H⁺]\) ，故\([H⁺]=\sqrt{K_h·c}=\sqrt{\frac{K_w}{K_b}·c}\) 。

强碱弱酸盐，如醋酸钠（CH₃COONa），醋酸根离子水解使溶液显碱性。先求氢氧根离子浓度，再求氢离子浓度。其法与上述求法相关，皆基于水之离子积常数及盐类水解、弱酸弱碱电离平衡之原理。

综上，求氢离子浓度，必明溶液之性质，依强酸、强碱、弱酸、弱碱、盐类之不同，据相应原理与公式而求之，方可准确得之。