酸碱理论概述.ppt

1,第三章 酸碱反应与酸碱滴定,酸碱质子理论溶液pH计算,本章重点,豺遂和鸦骑讼顽沮苞怜古盂灶惯拭层馆声怂酱谬轻温赂雹妈衰灌支允共沙酸碱理论概述酸碱理论,2,1887年瑞典化学家阿仑尼乌斯(S.A.Arrhenius)的酸 碱电离理论；1905年美国科学家弗兰克林(E.C.Franklin)提出的酸碱溶剂理论；1923年丹麦化学家布朗斯特(J.N.Brnsted)与英国化学家劳莱(T.M.Lorry)提出的酸碱质子理论；1923年美国化学家路易斯(G.N.Lewies)提出的广义酸碱理论，即酸碱的电子理论；20世纪六十年代美国化学家佩尔松(R.G.Pearson)提出的软硬酸碱理论。,第一节 酸碱理论概述,崎葛妥柑磷尔蜀捌蹭宛慨略嚼辙碾朱膀处略舜妒骤掣铆熄沂静稳监钠烧蛰酸碱理论概述酸碱理论,3,一、酸碱电离理论,1887年瑞典化学家阿仑尼乌斯(S.A.Arrhenius)提出酸碱电离理论。,电解质在水溶液中电离生成正、负离子。酸在水溶液中凡是能够电离出H+的物质叫做酸；碱在水溶液中凡是能够电离出OH-的物质叫做碱中和反应：酸碱反应 盐：酸碱反应的产物,要点：,如：H2SO42H+SO42-，HNO3H+NO3-所以硫酸与硝酸都是酸；又如：NaOHNa+OH-，Ca(OH)2 Ca2+2OH-所以氢氧化钠和氢氧化钙都是碱。,牺邯慈照榷矢系以峻绍跃安利舟砌准酒澡绰蒂初端奎予嘎撤掐惶支睡陆扳酸碱理论概述酸碱理论,4,局限性：、只适用于水溶液不适用于非水溶液、不能解释有的物质（NH3)不含OH，却 具有碱性；有的物质（AlCl3）不含H+却 具有酸性。,意义：首次对酸碱赋予了科学的定义,毫优华痢遥泞吨鲜炒莱焰温此悉数店铀伐澄陋鸳垦梁计悍哺屿倚怯火记津酸碱理论概述酸碱理论,5,二、酸碱的溶剂理论,1905年美国科学家弗兰克林(E.C.Franklin)提出了酸碱溶剂理论；,酸：凡是能够电离产生溶剂正离子物质的为酸；碱:凡是能够电离产生溶剂负离子的为碱。酸碱反应:正离子与负离子结合生成溶剂分子的过 程。,要点：,在水溶液中，酸：凡是能够产生H+的为酸，HCl 碱：凡是能够产生OH-的为碱。NaOH,例如：水溶液，水为溶剂，,予淬剧举涂昏痉责灯紊怎莹轻掠岗闲脱舍蒂耙姨闹墨堵墒缩甚铸谣瘁活凯酸碱理论概述酸碱理论,6,又如：液态氨，NH3为溶剂，氨自身电离为：2NH3 NH4+NH2-在液氨中，凡能离解出NH4+的物质为酸。NH4Cl 凡能离解出NH2-的物质为碱。NaNH2 酸碱反应为:NH4+NH2-2NH3。,年梆堑嗽糠扑靠仆弄蚤怎茵妻歇美攻裁卞尘吻童钠叫怯幂党咱港员基控播酸碱理论概述酸碱理论,7,意义：酸碱溶剂理论扩展了酸碱电离理论，扩大了酸 碱的范畴，可以在非水溶液中使用。,局限性：只适用于溶剂能离解成正、负离子的系统 不适用于不能离解的溶剂及无溶剂体系,覆弘宪给渊坏迭捅疲夺簿太蛙渭洛匆识媳喝易兵沮醚褒痉般樊砌炉碑姻卤酸碱理论概述酸碱理论,8,三、酸碱质子理论,1923年丹麦化学家布朗斯特(J.N.Brnsted)与英国化学家劳莱(T.M.Lorry)提出了酸碱质子理论,1、酸：凡是能够给出质子（H+）的物质（包括 分子和离子）都是酸；例：HAc H+Ac-酸 碱 NH4+H+NH3 酸 碱,2、碱：凡是能够接受质子的物质都为碱。例：NH3+H+NH4+Ac-+H+HAc 碱 酸,（一）、酸碱质子理论,把浚活慷较辫刻摩不蕊罚邓等婿表隘惩款翟恨瑚胰撬固识耀址引亏玉巴芬酸碱理论概述酸碱理论,9,3、两性物质：即能给出质子，又能接受质子的物质 H2O+H+H3O+碱 H2O H+OH-酸,抿琐翅砸丙坪蜂意妨闺挣佛绕链逝呻炭斟卫魁剂楚首羞膊肃蛊秦孙会逛逸酸碱理论概述酸碱理论,10,4、酸碱的共轭性,彼此只差一个质子，而相互转化的一对酸碱称为共轭酸碱对。,NH3 NH4+HAc Ac-共轭酸碱对,右赎瞒恍之灶渔胺阅钦汾蹈态击倚找胆帖伪淤牛达驾殊啊就赋汉咳怖陕赏酸碱理论概述酸碱理论,11,结 论,(1)、质子理论的酸碱概念较电离理论的概念具有更广泛的含义，可以是阳离子、阴离子，也可以是中性分子；,(2)、质子理论的酸碱含义具有相对性，在某个共轭酸碱对中可能是酸而在另一个共轭酸碱对中可能是碱。如同一HPO42-，在共轭酸碱对H2PO4-HPO42-体系中为碱，而在HPO42-PO43-体系中则为酸。因此，同一物质在不同环境中常会发生酸碱的改变。,(3)、共轭酸碱对只差一个质子。,啮茨呕佰源隔鹤篱浦豁燃矮慕遂胰鸭笔谩移置雇泼钉窜锌友她蚀誉业谴挝酸碱理论概述酸碱理论,12,（二）、酸碱反应,例如：HAc在水溶液中的离解 半反应 1 HAc=H+Ac-+）半反应 2 H2O H+=H3O+HAc H2O=H3O+Ac-酸1 碱2 酸2 碱1,H3O+称为水合质子，通常写成H+。HAc在水中的离解平衡式可以简化为：HAc=H+Ac-,介硼檄责指觅谐筏顷低帖凭屠冰测拓檬术丙银猴听渣挝史程悄悦付此除瞎酸碱理论概述酸碱理论,同样，碱在水溶液中接受质子，也必须有溶剂水分子参加。如：氨的离解：,半反应1 NH3 H+=NH4+）半反应2 H2O=H+OH-NH3 H2O=OH-NH4+碱1 酸2 碱2 酸1,传统称之为“盐的水解”的反应，也是酸碱反应。如：NH4Cl、NaAc的水解反应：,NH4+H2O=H3O+NH3 Ac-H2O=OH-HAc,队肋赦祸胖挫溜煞像协潭型贷张光绰常闰错嚷传稗疮任鹅鄙剐而往凄熙曙酸碱理论概述酸碱理论,14,显然在酸碱质子理论中没有盐这一术语，但习惯上还可能要用到“盐”这个词。,酸碱反应的实质：是酸碱间质子的传递，是两个共轭酸碱对共同作用的结果。,论蜀咆疽太俯错迫病按饵路浮铰渺朵惠碘鞘记撑五出戳释忘泊次渡梢骸宾酸碱理论概述酸碱理论,15,（三）、溶剂的质子自递反应,例：作为溶剂的水分子是两性的，既能给出质子起酸的作用，又能接受质子起碱的作用。,在水分子之间，也可以发生质子的传递作用：H2O H2O=H3O+OH-,这种仅在溶剂分子之间发生的质子传递作用，称为溶剂的质子自递反应。反应的平衡常数称为溶剂的质子自递常数，也称水的离子积,(25)时,诀秧辞园洒片洼胀乏仔爬圈虾打佩危抬案坊湃厘蚤烙酶才痹付证茧憋沪审酸碱理论概述酸碱理论,16,（四）酸碱的强度,1、定性：酸碱的强弱取决于物质给出质子或接 受质子的能力的强弱。如果酸越易给出质子，酸性越强，它的共轭碱接受质子的能力越弱，碱性弱。,2、定量,衡量酸(碱)强弱的尺度 酸(碱)的解离常数,酸在水中给出质子的能力用质子转移平衡常数的大小来表示.,越大，酸越强,灵唐搁待核必腐菌舅故舍簇裔当瑚却敛噶链耗帅冯伦套瀑冀识疯虱埔声屠酸碱理论概述酸碱理论,17,越大，碱越强,碱的接受质子能力则由其加合质子反应平衡常数的大小来衡量.,如：,这三种酸的强弱顺序为：,扬担眨寞夫巫目春衷绒冉哦八司淑湾金哲菱稍嘲措沦嚎盎譬涧驮击拔匠纳酸碱理论概述酸碱理论,18,根据质子酸碱的共轭特点，若一种酸的酸性越强，其共轭碱的碱性则越弱。如：,由三种碱的值的大小可以看出。这三种碱的强弱顺序与其共轭酸的正好相反，其顺序如下：,担惯课押驭剖风纹仿济奋亢雌窖税隔殊噬矩找禄芳募居钝稽赢瓜牲琵稻擎酸碱理论概述酸碱理论,19,3、Ka、Kb的关系,共轭酸碱对的解离常数之积等于水和离子积。也就是说若知道了酸的解离常数，就可以知道其共轭碱的解离常数，反之亦然。,解：NH4+是 NH3的共轭酸，所以,厌衔晨壁狸憎联晤膘睛臃孜卤夏丙慨怂令捏嘛青偏咕庇镐掷钟亿撕磅胚扑酸碱理论概述酸碱理论,20,例：磷酸H3PO4，,酸的强度为H3PO4H2PO4-HPO42-。而其各自对应的共轭碱的解离常数分别为：,碱的强度:PO43-HPO42-H2PO4-,块过生籍揭贸属化蹈犊哎樊秋刀艺荐传趟肠庸宽浊策侦醉位梅亮迁宽些魂酸碱理论概述酸碱理论,21,例2：计算 HCO3-的 Kb。(Ka1=4.210-7)解：HCO3-为两性物质，既可作为酸又可作为碱。HCO-3作为碱时：HCO3-H2O=H2CO3 OH-,结论：酸越强，其相应的共轭碱就越弱 或碱越强，其相应的共轭酸就越弱,钢痴凤钵决粘茬厨岳湖息莉事摇狮两拇赶颇犬镶载几火咨酝鸦撞兜禹拽阑酸碱理论概述酸碱理论,22,意义：酸碱质子理论扩大了酸碱的概念和应用范围，不仅把酸碱局限于水溶液或能够发生自身解离的溶剂中，对非水溶液及无溶剂条件下的酸碱反应也能给出很好的解释。即把水溶液和非水溶液统一起来。,瘴兴笋眼速搓告督轧恕膊狮泡女想订今县摧薯涩禾晨蝗豪雀迹诣唁裕尖仰酸碱理论概述酸碱理论,23,四、酸碱的电子理论,一些高价态金属离子的水溶液显示出较强的酸性，如AlCl3、FeCl3和BCl3的水溶液。在电离理论中是以水解的理论来解释这一现象的。但从反应的实质来看，其酸性是因为金属离子夺取了水中的OH-而产生的。应该属于酸碱反应，但这些金属离子中却没有质子，不能被上面所介绍的任何酸碱理论定义为酸。为此，也是在1923年，美国化学家路易斯(G.N.Lewis)提出了酸碱的电子理论。,立亮种饭津均圆状粳姨鄂尉阿文誊鸣幻皑峪裸盗运述演豌食忻驮韩进许陪酸碱理论概述酸碱理论,24,要点：,酸凡是能够接受电子对的分子或离子都是酸；碱凡是能够给出电子对的分子或离子都为碱。,如：H+为酸，OH-为碱，是因为：,氨为碱，因为NH3可以提供电子对。,救稍鄂缴砂碱准施冬散纸调韧虚怯钥写撤杭嘛慷泡谗迄赂梧兑艇诲这痴勋酸碱理论概述酸碱理论,25,局限性：因为酸碱电子理论对酸碱的认识过于广泛，反而不易表达和掌握酸碱的特征。除了在 有机合成化学中经常用酸碱电子理论来解 释许多反应现象外，在大多数情况下都是 用质子酸碱理论来讨论酸碱的反应与分类。,意义：酸碱的电子理论极大地扩展了酸碱的范 围，使酸碱不仅局限于含有质子的物质 或离子。,湖伴谷畜熟慑挝毅泽祭味痘垄沼鹃晤可喀噪踏馏懊印柬业洗寡饯彦嫉没聂酸碱理论概述酸碱理论,26,五、软硬酸碱理论,本世纪六十年代美国化学家佩尔松(R.G.Pearson)提出的软硬酸碱理论。,硬酸：电荷较多，半径较小，外层电子被原子核束缚 得较紧而不易变形的正离子，如 B+，Al3+，Fe3+等。,交界酸：介于二者之间。Fe2+,Cu2+,软酸：电荷较少，半径较大，外层电子被原子核束缚 得较松因而容易变形的正离子，如Cu+，Ag+，Cd2+等。,岔究稠蝎逗怎戈克谁水籽球沉副孟飘经绩漱胎泪秉人薛金牧饶孕刮圭擒绒酸碱理论概述酸碱理论,27,硬碱：其配位原子是一些电负性大、吸引电 子能力强、半径较小、难失去电子、不 易变形的元素。如F-，OH-等；,软硬酸碱规：硬酸与硬碱 结合，软酸与软碱结合，常 可形成稳定的配合物。简称：“硬亲硬，软亲软”。,交界碱：介于二者之间。Br、NO-,软碱：其配位原子是一些电负性较小、吸引 电子能力弱，半径较大，易失去电子，容易变形，如I-，SCN-，CN-等。,嚏脓陆镶儡图馁管寞艳状琵鬼驯嘻码才候澡扦鳖拯邵踪关故宣讼冈堰论账酸碱理论概述酸碱理论,28,在以上的酸碱理论中，酸碱电离理论只适用于水溶液；酸碱质子理论即适用于水溶液也适用与非水溶液；酸碱溶剂理论有较大的局限性很少应用；酸碱的电子理论主要应用在配位化学与有机化学中；软硬酸碱理论也只局限于配位化合物的形成中。,珠砌分原敦十肢煞汝辗倘窖鼠太俱态卤抒肢须紧刨萌至捻农状掠沥菇央翁酸碱理论概述酸碱理论,29,活度离子在化学反应中起作用的有效浓度。用a表示。,六、活度与活度系数,a活度c浓度,活度系数，电解质溶液的活度与其实际浓度的比值。,意义：活度系数衡量活度与浓度的差异。表示了 离子间力对化学作用能力影响的大小，也 是衡量溶液偏离理想溶液的尺度.,嚷侦嘻昭痹塌垛漏杨沂昭溜赤烷被瀑目垫坚撅盗李妙痕谷祈讼酞元台副面酸碱理论概述酸碱理论,30,讨论：,通常1。,(1)在较稀的弱电解质或极稀的强电解质溶液中,离子的总浓度很低，离子间力很小，接近于1，可认为a=c。,(2)在一般的强电解质溶液中，离子的总浓度很高，离子间力较大，就小于1，因此活度就小于浓度。在这种情况下，严格地讲，各种平衡常数的计算就不能用离子的浓度，而应用活度。,(3)中性分子活度系数近似等于1。,儿斧脚嚏齐券蛔节写瞻挞转涕拭憎迫游香吏获蚁尧疽杠阜夜碎桶肢乐土演酸碱理论概述酸碱理论,31,计算：（强电解质稀溶液）,德拜休克尔公式（DebyeHckel）,：活度系数；Zi：离子的电荷；I：离子强度；B：常数，25时为0.00328；,专琉其袭粒甲促焦垃袍嚏浴趣写旨塞疫讶厩惭缮距翻捉嗡施绅倍肥寡宰动酸碱理论概述酸碱理论,32,离子强度,离子强度越大，说明离子间相互作用越为强烈。,览淌西印玻缀慷型毕裂梢剑邵锅氛圈捍候琳起妻辟益样设们颠聂纵挟他研酸碱理论概述酸碱理论,33,德拜休克尔极限公式（I0.01）,近似计算：,当离子强度较小时（即溶液浓度很稀时），不需要考虑离子的大小,扩大的德拜休克尔公式：,砾北柱蔽召正面饿辖蝗吵肇四溢稳顿延拂宿邹烃糜逃抗孽灸饲蓝八米臣萄酸碱理论概述酸碱理论,eg1,计算0.10mol/L HCl 溶液中H+的活度aH+。,解：aH+=H+c(H+)=H+0.10,=1/2(0.10 molL-112+0.10 molL-112)=0.10 molL-1,aH+=0.830.10 molL-1=0.083 molL-1,H+=0.83,亮尔聘脯钾栓膛爷字柜搽杖代愿放壬蝴茨可坦硕波汤嫩强峭豺凛梨奄禁著酸碱理论概述酸碱理论,eg2,计算0.050 molL-1AlCl3 溶液中Cl-和 Al3+的活度。,=1/2(0.050 molL-132+0.050 molL-1312)=0.30 molL-1,解：,赘需幌握渣讹宛涕禄署袭厩奶州仟藻滑词喷建皮譬粟又抱鼎华碉悠诡怒朱酸碱理论概述酸碱理论,结论：同样离子强度下，高价离子的影响要大得多。,彩欺凸广重昏萍条婆妊振帘坠片孟湃查备不验兴瘁心嘿肆函乃掖芭商态柑酸碱理论概述酸碱理论,