酸、鹼、水的解離、酸鹼理論、酸鹼度、指示劑、酸鹼中和、緩衝溶液
金屬與硝酸反應方程式的寫法：一種對於初學化學者的有效記憶法設計 (下)
Writing Reactions of Metals with Nitric Acid: A Mnemonic Device for Introductory Chemistry Students (II)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
(承上篇)
使用有效的記憶法能夠快速的記住新的資訊，許多有關此類的設計已經廣泛的應用，例如高中教科書常提及的原子能階高低順序的圖形記憶法、電磁學中的弗來明左手定則及大學熱力學中 \( 8 \) 個狀態函數的記憶方法等。
有關金屬和硝酸反應會產生何種生成物的記憶方法，係利用左手為輔助如圖一所示。
金屬與硝酸反應方程式的寫法：一種對於初學化學者的有效記憶法設計 (上)
Writing Reactions of Metals with Nitric Acid: A Mnemonic Device for Introductory Chemistry Students (I)
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏教授
在學習化學課程時，除了深刻的理解各項的原理之外，還必須記住一些通則，以利快速解決問題，或內化成知識的架構，例如學習多電子原子的軌域填法時，不但要了解四種量子數的來龍去脈，更要藉助有效的各類記憶法(參考資料1)，才能正確的依據遞建原理(Aufbau Principle)，快速的將電子由低能階往高能階填，而不會產生先填 \(3d\) 軌域再填 \(4s\) 軌域的錯誤；學習熱力學時也有相同的情況，除了必須了解各項狀態函數(state function)的推導，有許多記憶法(參考資料2)能協助學子有效的記憶並在適當的時機加以應用。
軟硬酸鹼學說（Hard and Soft Acids and Bases）
國立臺灣師範大學化學系三年級 趙崇瀚
圖一 Ralph G. Pearson，1914年出生於美國芝加哥。（來源：參考資料4）
軟硬酸鹼學說 (Hard and Soft Acids and Bases, HSAB) 是於 1963 年，美國科學家拉爾夫 G. 皮爾森（Ralph G. Pearson，圖一）所提出一種對於路易士酸鹼的定性描述，其內容在於將路易士酸及路易士鹼分為「軟」及「硬」兩類，再依循「軟的路易士鹼偏向與軟的路易士酸反應、硬的路易士鹼偏向與硬的路易士酸反應」此一原則，來討論路易士酸鹼反應的趨向、產物的穩定性。1
鹵素含氧酸(Halogen Oxyacids)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
鹵素含氧酸(Halogen Oxyacids)，是指除了氟以外的鹵素元素和 氧以不同比例形成的含氧酸，表一為所有目前已知鹵素含氧酸。相對於鹵素含氧酸，不含氧但含鹵素的酸類，則稱作氫鹵素含氧酸(hydrohalic acids)，例如氫氟酸(HF)、氫氯酸(HCl)、氫溴酸(HBr)和氫碘酸(HI)。鹵素含氧酸與氫鹵素含氧酸都是單質子酸，在水中會解離出氫離 子。
表一
氫鹵酸當中的鹵素，其氧化數是-1，溶於水中為酸，氣態化合物則稱作鹵化氫。反之，鹵素含氧酸當中的鹵素，根據與其化合之氧的數目增加，氧化數由+1、+3、+5到最高+7價。鹵素含氧酸依照所含的氧的數目，由1到4我們可以依序稱為次鹵酸(hypohalous acid，HXO)、亞鹵酸(halous acid，HOXO)、鹵酸(halic acid，HOXO2)、過鹵酸(hyperhalic acid，HOXO3)。而其中的氧，氧化數都是-2。因為鹵素含氧酸的鹵素的氧化數為正，可以透過鹵素的還原，來氧化許多的物質，故鹵素含氧酸都具有強氧化性。
緩衝溶液(Buffered Solution)的原理與配製
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
以弱酸HA與其共軛鹼A-來配製溶液時，根據弱酸HA解離反應
HA⇌H++A–
其酸解離常數為
將上式改寫
又pH=-log[H+]、pKa=-logKa
緩衝容量 (Buffer Capacity)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
緩衝容量，是緩衝溶液(Buffer solution)緩衝能力的指標。一般定義為緩衝溶液其pH值沒有顯著改變時(without a significant change in pH)，所加入的強酸或強鹼的量。可以寫為下列式子：
其中β為緩衝容量，Ca與Cb分別為加入強酸或強鹼用於改變單位pH的濃度。而加入酸，pH是下降的；因而必須補上負號。緩衝容量越大，對抗酸鹼對溶液pH變化的能力越強。
（式一）
緩衝溶液的pH值由弱酸的pKa和其弱酸與弱酸鹽的比例來決定。
圖一為0.1 N氫氧化鈉滴定25 mL 0.1 N醋酸溶液的滴定圖，黑色曲線代表加入鹼濃度和pH的關係，紅色線為緩衝容量和pH的關係，紅色曲線為黑色曲線對pH微分的結果。從圖中可以清楚看出當 pH=pKa 時，溶液具有最大的緩衝容量。
圖一、緩衝容量與pKa的關係。（滴定數據來源 J. Chem. Educ., 1995, 72 (8), p 746）
緩衝溶液(Buffered Solution)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯
緩衝溶液(Buffered Solution)，是指當溶液中加入酸或者是鹼時，會抗拒pH值的改變，使整體溶液pH值可以維持一個相對穩定的值。這對於一些化學反應的進行相當重 要；因為許多的化學反應是受到pH值的影響，在不同的pH值環境下進行反應會得到不同的產物，所以控制pH值在一定範圍內是非常重要的。
在生物系統當中，緩衝溶液則扮演了更重要的角色；因為生物體內的天然催化劑「酵素」，其主成份為蛋白質，蛋白質會因溫度和強酸鹼的 影響結構遭受破壞，進而降低甚至喪失催化活性，所以體內需要一個進行生化反應且能夠維持固定pH值的環境。在生物體中常見的緩衝溶液莫過於血液了。人類血液的pH值大約落在7.4左右，這是細胞可以存活的pH值，即使血液的pH只偏差了0.1，也會讓細胞死亡而有生命危險。
那些溶液可以提供pH緩衝的效果呢？「弱酸搭配弱酸鹽」或「弱鹼搭配弱鹼鹽」的溶液具有緩衝的效果。弱酸鹼可以具有緩衝的效果是因為其弱酸鹼的共軛酸鹼對(conjugate acid/base pair)之間存在的酸鹼平衡。例如：弱酸HA在水中之解離平衡式為
HA⇌H++A–
