每個化學反應都有固定的平衡常數。平衡，是一個化學系統中的所有物質追求的最穩定狀態。

化學原理啟迪172

研析心得：

1.     每個化學反應都有固定的平衡常數。平衡，是一個化學系統中的所有物質追求的最穩定狀態。

2.     碳酸，在溶液中可連續游離二次，分二個步驟吐出質子，因此稱為雙質子酸，這是它的固定性質。

3.     但是「碳酸」每一次游離到底會吐出多少質子H⁺、碳酸氫根HCO3^－、碳酸根離子CO3^2－？比例如何？這要看碳酸分子系統與外在環境（溶液中的物質）的關係，也就是要看各種化學反應彼此的競爭結果。

4.     「碳酸」的第一次游離方程式是：

H2CO3(aq) ←→H⁺(aq) + HCO3^－(aq)

5.     第一種解釋角度 碰撞理論：(1).如果溶液的酸性強，代表溶液的「質子」很多、濃度高，那麼「碳酸氫根離子HCO3^－」的就有很多機會跟「質子」碰撞結合，逆反應成「碳酸H2CO3」，「碳酸氫根離子HCO3^－」的濃度就會比較低。

6.     (2).如果溶液的酸性弱，代表溶液的「質子」很少、濃度低，「碳酸H2CO3」（實際上是CO2是和H2O）就容易在碰撞下解離，「碳酸氫根離子HCO3^－」的濃度就會比較高。

7.     第二種解釋的角度，從以下的反應方程式可看出，有二種酸「H2O」和「H⁺」同時競爭鹼「HCO3^－」：

CO2(aq) + H2O(l)←→H⁺(aq) + HCO3^－(aq)

鹼    酸     共軛酸   共軛鹼

8.     如果「H⁺」濃度比較高、總體碰撞能量較「H2O」強，「H⁺」就會競爭到鹼「HCO3^－」，減少鹼「HCO3^－」的濃度。

9.     如果「H⁺」濃度比較低、總碰撞能量較「H2O」弱，「H⁺」就比較無法競爭到「HCO3^－」，只能放任大量的「HCO3^－」存在於溶液中。

10.  第三種解釋角度，依據勒沙特列原理，一個平衡系統，如果增加一個改變的因素，反應就會朝向抵銷這個改變力量的方向移動。

11.  一個「CO2」溶解於「水」的反應，H⁺濃度比較高的情形，可看成是平衡系統增加H⁺，為了抵銷這股力量，反應將朝左側移動，減少「HCO3^－」的濃度；

12.  相反地，H⁺濃度比較低的情形，可看成是移走H⁺，為了抵銷這股力量，反應將朝右移動，增加「HCO3^－」的濃度。

13.  第四種解釋角度，「周遭」與「系統」的拉扯力量。

14.  一個「碳酸」解離反應系統的整體力量，就是平衡常數Ka1。Ka1是依據質量反應定律，把「產物濃度乘積」÷「反應物濃度」的結果。

15.  濃度愈高的物質，碰撞力量愈大，濃度愈低的物質，碰撞力量愈小，因此平衡常數Ka1是利用濃度間接地反映，一個化學系統的正、逆反應的整體力量，在這裡就是「碳酸」系統對外游離的力量。

16.  當我們用各種溶液的酸鹼值來影響「碳酸」的解離度時，就是把「質子H⁺」當成操控「碳酸分子系統」的工具，因此，「H⁺質子」應該視為分子系統外的周遭物質，質子的濃度[H⁺]是「周遭」推擠分子系統的力量。。

17.  [H⁺]／Ka1 翻譯成白話文是「周遭質子的力量」：「系統內碳酸分子的力量」。

18.  在一個單純無雜質的系統中，「質子」的唯一來源是「水」與「二氧化碳CO2」，所以「周遭質子的力量」來源是「水」與「二氧化碳CO2」，用[H2CO3]代表。

19.  「系統內碳酸分子的力量」大小，可從它到底能解離出多少「碳酸氫根離子HCO3^－」來看，所以「系統內碳酸分子的力量」可用[HCO3^－]代表。

20.  因此 [H2CO3] ／[HCO3^－]＝[H⁺]／Ka1 「周遭溶液的力量」：「分子系統的力量」。

21.  如果質子的濃度高，代表周遭推擠分子系統的力量比較大，分子系統外推的解離力量比較小，因此解離出HCO3^－的數量較少，HCO3^－的濃度較低。

22.  如果質子濃度低，代表周遭推擠分子系統的力量比較小，分子系統外推的解離力量比較大，因此解離出HCO3^－的數量較多，HCO3^－的濃度較高。

23.  [H2CO3] ／[HCO3^－]＝[H⁺]／Ka1代表的意思是，「反應物H2CO3」與它游離出來的「HCO3^－」的濃度比例，深深受到周遭溶液酸性[H⁺]的影響。