中级无机化学 第一章 酸与碱.pdf

1 1 自自电离电离溶剂以及拉平效应溶剂以及拉平效应和区分效应和区分效应 1 2 路易斯酸碱与硬软酸碱原理路易斯酸碱与硬软酸碱原理 1 3 超酸超酸 Acids and Bases 近代酸碱理论近代酸碱理论 1 阿伦尼乌斯的水 离子理论阿伦尼乌斯的水 离子理论 2 布朗斯特 劳莱的质子理论布朗斯特 劳莱的质子理论 3 溶剂体系理论 自电离理论 溶剂体系理论 自电离理论 4 路易斯酸碱理论路易斯酸碱理论 5 鲁克斯的氧离子理论鲁克斯的氧离子理论 1 1 自电离溶剂自电离溶剂 以及拉平效应和区分效应以及拉平效应和区分效应 1 溶剂体系理论 自电离理论 溶剂体系理论 自电离理论 2 溶剂的拉平效应和区分效应溶剂的拉平效应和区分效应 3 几种重要的非水溶剂几种重要的非水溶剂 1 溶剂体系理论 自电离理论 溶剂体系理论 自电离理论 Solvent Theory Says Self ionization 在溶液中产生在溶液中产生 或通过反应生成或通过反应生成 溶剂的特征阳离子溶剂的特征阳离子的溶质的溶质 酸酸 在溶液中产生在溶液中产生 或通过反应生成或通过反应生成 溶剂的特征阴离子溶剂的特征阴离子的溶质的溶质 碱碱 Solvent CationAnion 2H2O H3O OH 2NH3 NH4 NH2 3HF H2F HF2 2H2SO4 H3SO4 HSO4 2SO2 SO2 SO32 1 Fe3 6H2O Fe OH 3 3H3O 酸酸 2 3HCO3 3H2O 3H2O 3CO2 3OH 碱碱 3 3H3O 3OH 6H2O 1 2 3 Fe3 3HCO3 Fe OH 3 3CO2 1 NH3 H2O NH4 OH 碱碱 2 CH3COOH H2O CH3COO H3O 酸酸 3 H3O OH 2H2O 1 2 3 CH3COOH NH3 CH3COONH4 H H2 2OO中中 CHCH3 3COOHCOOH和和NHNH3 3在水中在水中 的反应为酸碱中和反应的反应为酸碱中和反应 SbF5 BrF3 BrF2 SbF6 酸酸 KF BrF3 BrF4 K 碱碱 SbF5 KF K SbF6 NHNH3 3 l l 中中 CH3COOH NH3 CH3COO NH4 酸酸 KH NH3 K H2 NH2 碱碱 NH2 NH4 2NH3 CH3COOH KH CH3COOK H2 BrFBrF3 3 l l 中中 SOSO2 2 l l 中中 2SO2 SO2 SO32 SOCl2 2Cl SO2 酸 酸 Cs2SO3 2Cs SO32 碱 碱 SOCl2 Cs2SO3 2CsCl 2SO2 可用可用Cs2SO3滴定滴定SOCl2 非水溶液滴定 非水溶液滴定 溶剂体系理论溶剂体系理论 优点优点 溶溶 剂可以剂可以不不 涉及质子涉及质子 包含了水离子理论 质子理论包含了水离子理论 质子理论 缺点缺点 只适于能发生 只适于能发生自电离自电离的的溶剂溶剂体系体系 HA HS H2S A 酸酸溶剂溶剂 2 溶剂的拉平效应和拉开效应溶剂的拉平效应和拉开效应 Solvent levelling and differentiating K A H2S HA HS 强度 反应趋势的大小强度 反应趋势的大小 HA HS H2S A 酸酸溶剂溶剂 2 溶剂的拉平效应和拉开效应溶剂的拉平效应和拉开效应 Solvent levelling and differentiating 酸的强度受溶剂酸碱性的影响酸的强度受溶剂酸碱性的影响 同一物质在不同溶剂中可表现出不同的酸碱性同一物质在不同溶剂中可表现出不同的酸碱性 Kb HS H2S H HS Ka HA H A HA Ka HA Kb HS K K A H2S HA HS 水对强酸具有水对强酸具有 拉平效应拉平效应 HA H2O H3O A 强度被水强度被水 拉平拉平 到水合质子到水合质子H3O 的强度的强度 在水中为强酸的物质在水中为强酸的物质 如如HClO4 HBr H2SO4 HCl HNO3 在水中不能存在在水中不能存在 不能区分酸强度 把质子转移给不能区分酸强度 把质子转移给H2O 形成形成H3O 在水中为强碱的物质在水中为强碱的物质 如如KNH2 NaOH 在水中不能存在在水中不能存在 不能区分碱强度 生成不能区分碱强度 生成HO 强度被水强度被水 拉平拉平 到到HO 的强度的强度 水对强碱具有水对强碱具有 拉平效应拉平效应 KNH2 H2O OH NH3 K NH2 H2O OH NH3 水溶液中酸 或碱 强度的度量 水溶液中酸 或碱 强度的度量 Ka或或pKa 水溶液中水溶液中 pKa 014 酸碱的相对强度酸碱的相对强度 可以明显区分可以明显区分 都是都是 强酸强酸 pH 0 都是都是 强碱强碱 pH 14 被水拉平被水拉平 不能区分不能区分 被水拉平被水拉平 不能区分不能区分 在水中为强酸的物质在水中为强酸的物质 表现出差异 表现出差异 HClO4 HBr H2SO4 HCl HNO3 HAc将它们的酸性 将它们的酸性 拉开拉开 HAc具有 具有 区分效应区分效应 拉开效应拉开效应 Ka HA Kb HS K 在在HAc中中 pKa 014 常见无机酸常见无机酸 显示弱酸性质显示弱酸性质 能能区分常见的强酸区分常见的强酸 醋酸中醋酸中 常见无机碱常见无机碱 显示弱碱性质显示弱碱性质 能区分常见的强碱能区分常见的强碱 液氨中液氨中 不同的溶剂有不同的区分范围不同的溶剂有不同的区分范围 常用溶剂的分辨宽度 酸碱区分窗 常用溶剂的分辨宽度 酸碱区分窗 窗的宽度正比于溶剂的自电离常数窗的宽度正比于溶剂的自电离常数 若两种酸或两种碱组成混合物 只要它们有一若两种酸或两种碱组成混合物 只要它们有一 种落在某溶剂的区分范围内 就可把它们区分开 种落在某溶剂的区分范围内 就可把它们区分开 纯纯H H2 2SOSO4 4酸性溶剂酸性溶剂可使许多化合物质子化可使许多化合物质子化 水 醇 醚 酮 砜 硝基化合物显碱性水 醇 醚 酮 砜 硝基化合物显碱性 C2H5OH 2H2SO4 C2H5OH2 HSO4 H2O 2H2SO4 H3O HSO4 H2N CO NH2 2H2SO4 H2N CO NH3 HSO4 3 几种重要的非水溶剂几种重要的非水溶剂 HClOHClO4 4 H H2 2S S2 2O O7 7 HSOHSO3 3F F等为弱酸等为弱酸 HClO4 H2SO4ClO4 H3SO4 H2S2O7 H2SO4HS2O7 H3SO4 纯纯H H2 2SOSO4 4 HAcHAc HNOHNO3 3也显碱性也显碱性 CH3CO2H H2SO4 CH3CO2H2 HSO4 HNO3 2H2SO4 NO2 H3O 2HSO4 硝酰硝酰 只有只有H B HSOH B HSO4 4 4 4 为强酸为强酸 B OH 3 3H2S2O7 B OSO2OH 4 H3SO4 H2SO4 or B OH 3 2H2SO4 3SO3 B OSO2OH 4 H3SO4 纯纯H H2 2SOSO4 4 NHNH3 3 l 碱性溶剂碱性溶剂 自电离 自电离 2NH3 NH4 NH2 K 10 33 中和反应 中和反应 H2O KOH H3OI KI 2H2O NH3 KNH2 NH4I KI 2NH3 与水与水相似相似 两性反应 两性反应 Zn2 OH Zn OH 2 Zn OH 4 2 过过量量OH Zn2 NH2 Zn NH 2 Zn NH2 4 2 过过量量NH2 H2O NH3 差异差异 碱性比水强许多碱性比水强许多 HAc CH3COOH NH3 NH4 CH3CO2 强酸 强酸 CH3COOH H2O H3O CH3CO2 弱酸弱酸 尿素尿素 H2N CO NH2 H2O 不显酸性不显酸性 H2N CO NH2 NH3 NH4 H2N CO NH 弱酸弱酸 大多数碱在大多数碱在NH3 l 中不溶解 或表现为弱碱中