查看“︁弱碱”︁的源代码

{{酸鹼}}
[[布朗斯特-劳里酸碱理论]]中，'''弱碱'''指在[[水溶液]]中不完全[[电离]]的[[碱]]，意即[[质子化]]反应不完全。一般碱的[[pH]]值范围为7~14，其中7为中性，14则为[[强碱]]性，可通过以下公式计算： 
:<math>\mbox{pH} = -\log_{10} \left[ \mbox{H}^+ \right]</math>
相对[[强碱]]而言，弱碱从[[水分子]]接受[[质子]]的能力较差，因而溶液中H<sup>+</sup>浓度更高，[[pH值]]较低。

碱阴离子的电离平衡不涉及H<sup>+</sup>，通常以[[氢氧根|OH<sup>−</sup>]]离子浓度先计算pOH：
:<math>\mbox{pOH} = -\log_{10} \left[ \mbox{OH}^- \right]</math>

共轭酸（如NH<sub>4</sub><sup>+</sup>）与共轭碱（如NH<sub>3</sub>）的酸碱平衡式相乘，得到：
:<math> K_a \times K_b = {[H_3O^+][NH_3]\over[NH_4^+]} \times {[NH_4^+][OH^-]\over[NH_3]} = [H_3O^+][OH^-]</math>

由于<math>{K_w} = [H_3O^+][OH^-]</math>，因此'''''<math>K_a \times K_b = K_w</math>'''''。

等式两边同时取对数，得：
:<math>logK_a + logK_b = logK_w</math>

最后等式两边同乘-1，结果为：
:<math>pK_a + pK_b = pK_w = 14.00</math>

pH值可由已知的pOH值代入下式计算：
:'''pH = pK<sub>w</sub> - pOH'''，pK<sub>w</sub> = 14.00

与[[弱酸]]类似，弱碱在水中也存在电离平衡，其反应平衡常数称作'''K<sub>b</sub>'''，可作为碱强弱的量度。强碱电离过程完全，K<sub>b</sub>值也较大。弱碱，如[[氨]]在溶于水时存在下列平衡：
:<math>\mathrm{K_b={[NH_4^+][OH^-]\over[NH_3]}}</math>

pH值计算涉及的H<sup>+</sup>浓度与OH<sup>−</sup>浓度通过[[水的离子积]]联系起来，K<sub>w</sub> = 1.0x10<sup>−14</sup>，见[[水的自偶电离]]。强碱中H<sup>+</sup>浓度较低，即OH<sup>−</sup>浓度更高，K<sub>b</sub>更大。

== 反应平衡 ==
通常以碱的共轭酸百分比来描述弱碱的碱性强弱。若共轭酸浓度更大，则表明pH值更大，若更小则相反。弱碱的共轭酸浓度通常较低。

酸碱平衡式为：
:<math>B(aq) + H_2O(l) \leftrightarrow HB^+(aq) + OH^-(aq)</math>，B表示碱
:<math>Percentage\ protonated = {molarity\ of\ HB^+ \over\ initial\ molarity\ of\ B} \times 100\% = {[{HB}^+]\over [B]_{initial}} {\times 100\%}</math>

式中[B]<sub>initial</sub>表示假想的反应发生前碱的摩尔浓度。

== 例子 ==
计算0.20&nbsp;mol/L[[吡啶]]水溶液的pH及酸型所占的百分比，吡啶：C<sub>5</sub>H<sub>5</sub>N，K<sub>b</sub>为1.8 x 10<sup>−9</sup>。

首先写出酸碱平衡反应式：
:<math>\mathrm{H_2O(l) + C_5H_5N(aq) \leftrightarrow C_5H_5NH^+ (aq) + OH^- (aq)}</math>
:<math>K_b=\mathrm{[C_5H_5NH^+][OH^-]\over [C_5H_5N]}</math>

浓度列表，单位为mol/L：
{| width:75%; height:200px border="1"
|+
|-style="height:40px"
!  !! C<sub>5</sub>H<sub>5</sub>N !! C<sub>5</sub>H<sub>6</sub>N<sup>+</sup> !! OH<sup>−</sup>
|-
! 初始浓度
| 0.20 || 0 || 0
|-
! 浓度变化量
| -x || +x || +x
|-
! 平衡浓度
| 0.20 -x || x || x
|}

{| width:75%; height:200px border="1"
|- 
| 将平衡浓度代入K<sub>b</sub>计算式
| <math>K_b=\mathrm {1.8 \times 10^{-9}} = {x \times x \over 0.20-x}</math>
|- 
| 假设x很小，可以忽略
| <math>\mathrm {1.8 \times 10^{-9}} \approx {x^2 \over 0.20}</math>
|-
| 解出x
| <math>\mathrm x \approx \sqrt{0.20 \times (1.8 \times 10^{-9})} = 1.9 \times 10^{-5}</math>
|-
| 检验 x << 0.20 的假设是否正确
| <math>\mathrm 1.9 \times 10^{-5} \ll 0.20</math>；因此近似可行
|- 
| 由pOH = -log [OH<sup>−</sup>]，[OH<sup>−</sup>]=x计算pOH
| <math>\mathrm pOH \approx -log(1.9 \times 10^{-5}) = 4.7 </math>
|- 
| 由pH = pK<sub>w</sub> - pOH
| <math>\mathrm pH \approx 14.00 - 4.7 = 9.3</math>
|- 
| 由[HB<sup>+</sup>] = x，[B]<sub>initial</sub> = 0.20计算酸型的百分比
| <math>\mathrm percentage \ protonated = {1.9 \times 10^{-5} \over 0.20} \times 100\% = 0.0095\% </math>
|}

即，有0.0095%的[[吡啶]]以共轭酸C<sub>5</sub>H<sub>6</sub>N<sup>+</sup>的形式存在。

==常见的弱碱==
*[[丙氨酸]]——C<sub>3</sub>H<sub>5</sub>O<sub>2</sub>NH<sub>2</sub>
*[[氨]]——NH<sub>3</sub>
*[[甲胺]]——CH<sub>3</sub>NH<sub>2</sub>
*[[吡啶]]——C<sub>5</sub>H<sub>5</sub>N

==参见==
* [[强碱]]
* [[超强碱]]
* [[弱酸]]
* [[強酸]]
* [[超強酸]]

==参考资料==
<div class="references-small">
*Atkins, Peter, and Loretta Jones. Chemical Principles: The Quest for Insight, 3rd Ed., New York: W.H. Freeman, 2005.
</div>

==外部链接==
*https://archive.today/20010222063605/http://wine1.sb.fsu.edu/chm1046/notes/AcidBase/WeakBase/WeakBase.htm
*http://www.chemguide.co.uk/physical/acidbaseeqia/bases.html {{Wayback|url=http://www.chemguide.co.uk/physical/acidbaseeqia/bases.html |date=20210411192517 }}
*http://bouman.chem.georgetown.edu/S02/lect16/lect16.htm {{Wayback|url=http://bouman.chem.georgetown.edu/S02/lect16/lect16.htm |date=20210321130149 }}
*http://www.intute.ac.uk/sciences/reference/plambeck/chem1/p01154.htm {{Wayback|url=http://www.intute.ac.uk/sciences/reference/plambeck/chem1/p01154.htm |date=20070926225948 }}

[[Category:碱]]