哈米特酸度函数

哈米特酸度数 (H0) 是酸度的量度，用于非常浓的强酸溶液，包括超强酸。 它由物理有机化学家 Louis Plack Hammett 提出，是最著名的酸度函数，用于将 Brønsted-Lowry 酸度的测量扩展到 pH 标度有用的稀水溶液之外。

在高度浓缩的溶液中，由于活度系数的变化，简单的近似值（例如 Henderson–Hasselbalch 方程）不再有效。 哈米特酸度数用于研究酸催化反应的物理有机化学等领域，因为其中一些反应使用的酸浓度非常高，甚至是纯酸。

哈米特酸度函数 H0 可以代替浓溶液中的 pH 值。

其中 log(x) 是 x 的常用对数，pKBH+ 是 BH+ 解离度的 −log(K)，BH+ 是非常弱的碱基 B 的共轭酸，具有非常负的 pKBH+。 这样，就好像 pH 范围已扩展到非常负的值。 Hammett 最初使用一系列带有吸电子基团的苯胺作为碱基。

其中 a 是活度，γ 是热力学活度系数。 在稀水溶液 (pH 0–14) 中，主要的酸种类是 H3O+，活度系数接近于一，因此 H0 大约等于 pH。 然而，超出此 pH 范围，有效氢离子活性的变化比浓度快得多。 这通常是由于酸性物质的性质发生了变化； 例如，在浓硫酸中，主要的酸种类 (H+) 不是 H3O+，而是 H3SO4+，后者是一种强得多的酸。 纯硫酸的 H0 = -12 值不能解释为 pH = −12（这意味着理想溶液中的 H3O+ 浓度不可能高到 10+12 mol/L）。 相反，这意味着存在的酸物质 (H3SO4+) 在虚构（理想）浓度为 1012 mol/L 时具有与 H3O+ 等效的质子化能力，这是通过其质子化弱碱的能力来衡量的。

虽然哈米特酸度函数是最著名的酸度函数，但其他酸度函数已由 Arnett、Cox、Katrizky、Yates 和 Stevens 等作者开发。

在这个尺度上，纯 H2SO4 (18.4 M) 的 H0 值为 -12，而焦硫酸的 H0 ~ -15。 请注意，哈米特酸度数显然在其方程式中避免了水。 它是 pH 标度的概括——在稀水溶液（其中 B 是 H2O）中，pH 值非常接近于 H0。 通过使用与溶剂无关的酸度定量测量，消除了平衡效应的影响，并且可以直接比较不同物质的酸度（例如，使用 pKa，HF 在水中弱于 HCl 或 H2SO4 但强于 HCl 在冰醋酸中。）

某些浓酸的 H0：

• 氦元素：-63
• 氟锑酸 (1990)：-23 < H0< −21
• 魔酸 (1974)：-19.2
• 碳硼烷超强酸：H0 <; −18.0
• 氟磺酸 (1944)：-15.1
• 氟化氢：-15.1
• 三氟甲磺酸 (1940)：-14.1
• 高氯酸：-13
• 氯化磺酸：-13.8； −12.78
• 硫酸：-12.0

对于混合物（例如，在水中部分稀释的酸），酸度函数取决于混合物的组成，必须根据经验确定。