4.1酸碱质子理论与酸碱平衡

酸碱质子理论与酸碱平衡

第4章 酸碱与酸碱平衡4.1 酸碱质子理论与酸碱平衡一、酸碱理论：

1、S.Arrhenius 酸碱理论(经典酸碱理论)28岁的瑞典科学家S.Arrhenius于1887年提出。

2、酸碱质子理论(Proton Theory of Acid and Base)1923年由丹麦化学家Brø nsred(布朗斯特)和英国化学家Lowry(劳莱)提出。

3、酸碱电子理论1923年，由美国物理化学家Lewis提出，又称“Lewis”酸碱理 论。

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1. 经典酸碱理论：

(1)酸 碱 定 义

电离时产生的阳离子全部是H+的化 合物称为“酸”;电离时产生的阴离子 全部是OH-的化合物称为“碱” 。

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2. 酸、碱质子理论(现代酸碱理论):(1)酸碱定义 ——凡能给出H+(质子)的分子或离子均是 酸,凡能得到H+(质子)的分子或离子均是碱。 ∴酸—— H+给予体(Proton donor) 碱—— H+接受体(Proton acceptor)。

两性电解质——既能给出质子，又能接受质子 的分子或离子，称为“两性电解质” (ampholyte)简称“两性物”。

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酸碱举例酸 分子 HCl, H2SO4, H3PO4, H2O, NH3…离子 NH4+, HSO4-, H2PO4-, HPO42-…

碱 分子 H2O, NH3……

离子 OH-, HSO4-, H2PO4-, HPO42-

两性物 分子 H2O, NH3…

离子 OH-, HSO4-, H2PO4-, HPO42-… NH3 + H+ = NH4+ NH3 (l) = NH2-(l) + H+ (l)

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理解质子酸碱理论：

酸碱共轭关系 酸碱反应的实质 酸碱的强度

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(2)酸碱共轭关系共轭酸conjugate acid

共轭碱conjugate base

+

H+

proton

这种酸及其共轭碱(碱及其共轭酸)相互转 变的反应就成为酸碱半反应。HCl H NH 4

Cl

H

NH OH

3

H 2O H H 3O

H

H 2O

酸强度↑,其共轭碱 (conjugate base)强 度↓。 在水溶液中，共轭酸 碱对的强度还可以定量 表示。

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1. 酸碱可以是阳离子、阴离子、中性 分子及两性物质，有些物质既可作为酸， 也可作为碱。2. 酸和其释放质子后形成的质子碱形 成共轭酸碱对，如NH4+和NH3 及HA c和 Ac- 。 3. 质子酸酸性越强，共轭碱碱性越弱。

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(3)酸碱反应的实质——质子传递

HCl NH 酸1

3

Cl

NH

4

碱2

碱1

酸2

(下标1、2表示不同的共轭酸碱对)

在水溶液、液氨溶液、苯溶液、气相反应均如此。

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根据”酸碱质子理论”,”阿仑尼乌斯 电离学说”的酸碱电离,酸碱中和,盐的水解, 都可以归结为”质子传递反应”.

┌─H+ HAc + H2O = Ac- + H3O+ H3O+ + OH- = H2O + H2O H2O + Ac- = OH- + HAc 酸1 碱2 碱1 酸2

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(4)“区分效应”和“拉平效应”

1、同一溶剂中，酸碱的强弱由其本质决定

HCl H 2 O Cl 酸1 强酸 碱2 弱碱

H 3O 酸2

碱1 弱碱

强酸

HAc H 2 O Ac 酸1 弱酸 碱2 弱碱 碱1

H 3O 酸2

在左边2个“质子转移” 反应中，H2O均是弱

碱， 它把HCl、HAc酸性强 弱区分开来。因此， H2O是HCl、HAc酸性的 “区分试剂”。这种现 象，称为“区分效应”。

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2、同一酸(或碱),在不同溶剂中可表现出不 同的酸性(或碱性)

例1,液氨中，HAc变为强酸： 而HCl也是强酸： HAc + NH3(l) = Ac- + NH4+ HCl + NH3(l) = Cl- + NH4+ 强酸 强碱 强酸 强碱

结果，NH3(l)把HAc和HCl的酸性“拉平” 。 原因是NH3(l)碱性强，它是HAc和HCl酸性的“拉 平试剂”。这种现象称为“拉平效应”。

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例3:HAc是下列酸的区分试剂。

HClO

4

H 2 SO

4

HI HBr HCl HNO

3

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(5)酸碱质子理论的优点和局限性1、优点： (1)扩大了酸、碱范围，不局限于水溶液体系 (2)把阿仑尼鸟斯理论中的电离、中和、盐的水 解统一为“质子传递反应”。 2、局限性 仍局限于有H+的体系，无H体系不适用， 例如：BF3, [AlF6]3-, [Fe(CN)6]3-, Ni(CO)4 …

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3 .酸碱电子理论 (Lewis酸碱电子理论 ):(1)酸碱定义 凡是可给出电子对的分子、离子或原 子团称为 “碱”。;凡是可接受电子对的 分子、离子或原子团称为“酸” 。 ∴酸——电子接受体(Electron acceptor) 碱——电子给予体(Electron donor)

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布朗斯特酸碱概念的核心系于

分子或离子间的质子转移，显然无法对不涉及质子转移、但却具有酸 碱特征的反应做解释。这一不足在 布朗斯特概念提出的同年由美国化 学家路易斯提出的另一个更广的酸

碱概念所弥补，但后者直到20世纪30年代才开始在化学界产生影响。

Lewis G N 美国物理化学家

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1. 定义路 易 斯 酸 ( Lewis acid) 是 指 能 作 为 电 子 对 接 受 体 (Electron pair acceptor)的原子、分子或离子;

路 易 斯 碱 ( Lewis base) 则 指能 作 为 电子 对 给 予体 (Electron pair donor)的原子、分子或离子； 酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成 配位共价键的反应。 2+NH3 C u 2+ + 4 [N H 3 ] NH3 Cu …… 此处隐藏：550字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……