共轭 (酸碱理论)

根据酸碱质子理论，一分子或离子的共轭酸是该分子或离子从其他的酸得到一个质子H+
（即质子化）后的产物，在此反应中，原来参与分子或离子为碱，得到一个质子之后即为其共轭酸。而共轭碱就是酸在失去一个质子（去质子化）后的产物。有些酸可以提供多个质子，因此某酸的共轭碱有可能仍是酸性的。

简单来说，可以用以下的化学反应来说明:

酸+碱⇌共轭碱+共轭酸

约翰内斯·尼古劳斯·布仑斯惕（左图）和马丁·劳里（右图）

约翰内斯·尼古劳斯·布仑斯惕和马丁·劳里提出了酸碱质子理论，根据此理论，任何可以提供质子给其他化合的化合物就是酸，而可以接收质子的化合物就是碱。质子是原子核内的粒子，带有一个正电荷，可以用H+
表示，因为氢原子的原子核就是一个质子，也就是氢正离子。

根据参与反应的化学物质不同，以及使用的酸碱理论，阳离子有可能是共轭酸，阴离子也有可能是共轭碱。最简单可以是共轭碱的阴离子是溶剂化电子，而其共轭酸就是氢原子。

酸碱反应

酸和碱的化学反应会产生对应的共轭碱和共轭酸。酸会失去质子，而碱会得到质子。在以下的图示中，箭头表示碱和质子反应形成的键结，箭头从碱的电子对开始，指向酸的氢离子（质子），这个氢离子最后会转移： 此例中，碱性氢氧根离子从铵接收氢离子，水则是氢氧根离子的共轭酸，而酸性的铵失去一个氢离子，氨则是其共轭碱。而上述反应的逆反应是水H
2O提供一个氢离子，形成OH⁻，因此OH⁻也可以视为是水的共轭碱。“酸”、“碱”、“共轭碱”、“共轭酸”不是专属于特定化合物，可能在其逆反应中，酸和共轭酸的角色就对调了。

共轭酸碱的强度

共轭酸的强度和解离常数成正比。较强的共轭酸比较容易将氢离子推到其他的化合物中，有较高的平衡常数。共轭碱的强度可以视为是其拉氢离子的倾向，若共轭碱是强碱，溶解后会将氢离子留下，其对应的酸也比较不会分解。

强酸的共轭碱会是弱碱，像盐酸HCl溶于水中的分解就是很好的例子。因为HCl是强酸（在水中大量分解），其Cl−
就是弱碱，大部分的H+
不会和Cl−
结合，而是和水结合，形成水合氢离子H
3O+
，因此盐酸的共轭碱是比水弱的弱碱。

另一方面，若化合物是弱酸，其共轭碱不一定会是强碱。像乙酸根离子是乙酸的共轭碱，碱解离系数（Kb）约为6990560000000000000♠5.6×10⁻¹⁰，是弱碱。 若希望化合物的共轭碱是强碱，化合物本身需要是非常弱的酸，例如水。

识别共轭酸碱对

若要识别共轭酸碱对，可以在反应中找只差一个氢离子的反应物和生成物。在生成物一侧的共轭酸在反应中获得了一个氢离子，因此少一个氢离子的对应反应物即为碱。生成物一侧的共轭碱在反应中失去了一个氢离子，因此多一个氢离子的对应反应物即为酸。

考虑以下的酸碱反应：

HNO
3 + H
2O → H
3O+
+ NO−
3

硝酸（HNO
3）提供一个氢离子和水分子，因此在在此反应中是酸，其共轭碱即为硝酸根（NO−
3）即为。水分子在反应中接受了氢离子（质子），是碱，其共轭酸是水合氢离子（H
3O+
）。

方程式	酸	碱	共轭碱	共轭酸
HClO 2 + H 2O → ClO− 2 + H 3O+	HClO 2	H 2O	ClO− 2	H 3O+
ClO− + H 2O → HClO + OH−	H 2O	ClO−	OH−	HClO
HCl + H 2PO− 4 → Cl− + H 3PO 4	HCl	H 2PO− 4	Cl−	H 3PO 4

应用

共轭酸碱可以用在缓冲溶液系统中。缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱（以盐类的方式存在）或弱碱及其共轭酸所组成的系统，可以在滴定过程中限制pH值的变化。缓冲溶液有一般实验上的应用，也有在生物体内的应用。人体血液就类似缓冲溶液，可以调节pH值。血液中最重要的缓冲系统是重碳酸盐缓冲系统，避免因为二氧化碳的增减而造成pH值的剧幅变化。其化学反应如下： $${\ce {CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> HCO3^- + H+}}$$

以下是一些常见的缓冲试剂。

缓冲试剂	pKa	适用的pH值范围
柠檬酸	3.13, 4.76, 6.40	2.1 - 7.4
乙酸	4.8	3.8 - 5.8
KH2PO4	7.2	6.2 - 8.2
2-环己氨基乙磺酸（CHES）	9.3	8.3–10.3
硼酸盐	9.24	8.25 - 10.25

另一个常用作缓冲试剂的有机化合物是乙酸。乙酸CH
3COOH若要成为缓冲试剂，需要和其共轭碱CH
3COO−
混合^{。所形成的混合物即为乙酸缓冲溶液，是由CH
3COOH和CH
3COONa的水溶液混合而。乙酸和许多弱酸一样，是许多化学实验中常见的为缓冲试剂。}

乳酸林格氏液是由有机酸乳酸、乳酸根、钙离子、钠离子、钾离子及氯离子，用蒸馏水制备的缓冲溶液，所形成的液体其张性类似人体血液，常用于因物理创伤、外科手术或烧伤产生出血之后的体液补充。

酸以及其共轭碱的列表

以下是一些酸以及其共轭碱的列表，两者只差一个质子（H⁺离子）。酸的酸性随表往下而递减，碱的碱性随表往下而递增。

酸	共轭碱
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− 磷酸二氢根离子
CH3COOH乙酸	CH3COO− 乙酸根离子
HF 氢氟酸	F− 氟离子
H2CO3 碳酸	HCO3− 碳酸氢根离子
H2S 硫化氢	HS− 氢硫根离子
H2PO4− 磷酸二氢根离子	HPO42− 磷酸一氢根离子
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

碱以及其共轭酸的列表

以下是一些碱以及其共轭酸的列表。酸的酸性随表往下而递减，碱的碱性随表往下而递增。

碱	共轭酸
C2H5NH2 乙胺	C2H5NH3+ 乙基铵离子
CH3NH2 甲胺	CH3NH3+ 甲基铵离子
NH3 氨	NH4+ 铵离子
C5H5N 吡啶	C5H6N+ 吡啶𬭩阳离子
C6H5NH2 苯胺	C6H5NH3+ 苯铵离子
C6H5COO- 苯甲酸离子	C6H5COOH 苯甲酸
F- 氟离子	HF 氟化氢
PO3− 4 磷酸根离子	HPO2− 4 磷酸一氢根离子
OH− 氢氧根离子	H2O 水（中性，PH值 7）
HCO− 3 碳酸氢根	H2CO3 碳酸
CO2− 3 碳酸根	HCO− 3 碳酸氢根
Br- 溴离子	HBr 溴化氢
HPO2− 4 磷酸一氢根离子	H2PO− 4 磷酸二氢根离子
Cl- 氯离子	HCl 氯化氢
H2O 水	H3O+ 水合氢离子
NO− 2亚硝酸根离子	HNO2 亚硝酸

参见

• 酸碱理论、酸碱质子理论
• 质子化、去质子化
• 缓冲溶液
• 羧酸盐
• 盐 (化学)