144-4-1_无机化学教案-酸碱理论简介.ppt

第4章 酸碱理论电离平衡 一 酸碱理论简介 一 Arrhenius 阿仑尼乌斯 电离理论 二 Br nsred Lowry质子理论 三 Lewis的酸碱电子理论 四 软硬酸碱理论 凡是在水溶液中能够电离产生H 的化合物叫酸 acid 电离产生OH 的化合物叫碱 base 一 Arrhenius 阿仑尼乌斯 的酸碱电离理论 局限性 将酸碱概念局限于水溶液 无法解释非水溶液中的酸碱行为 液氨中 NH4 NH2 2NH3 并非只有含OH 的物质才有碱性 NaCO3 Na3PO4 二 布朗斯特酸碱质子理论 1 酸碱质子理论定义 酸 反应中能给出质子的分子或离子 即质子给予体 protondonor 碱 反应中能接受质子的分子或离子 即质子接受体 protonacceptor HCl HAc H2ONH4 Al H2O 63 HSO3 NH3 H2OAl H2O 5OH2 OH Ac 第一列第二列第三列第四列H2O l NH3 g OH aq NH4 aq H2O l CO22 aq OH aq HCO3 aq H2S g H2O l H3O aq HS aq HS aq H2O l S2 aq H3O aq HCl g H2O l Cl aq H3O aq 2 酸碱的强弱 弱酸弱碱 水溶液 以电离平衡常数表示 HAc aq H2O l H3O Ac aq NH3 H2ONH4 OH Ka 称为酸常数 Kb 称为碱常数 Ac aq H2O l HAc aq OH aq 酸 碱常数的相互关系 Ka Kb K W HCl H2OH3O Cl 强酸1强碱2弱酸2弱碱1 H2O是区分溶剂 3 溶剂对酸碱性的影响 在水中 HAc H2OH3O Ac 弱酸1弱碱2强酸2强碱1 区分效应 用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来的作用 如以冰醋酸为溶剂 则就可以区分开下列酸的强弱 HCl NH3NH4 Cl 强酸1强碱2弱酸2弱碱1 液氨是拉平溶剂 在液氨中 HAc NH3NH4 Ac 强酸1强碱2弱酸2弱碱1 拉平效应 溶剂将酸或碱的强度拉平的作用 如 水中进行的任何实验都分不出HCl和HBr哪一种酸性更强些 酸 H 碱 4 共轭关系和共轭酸碱对 酸碱存在着对应的相互依存的关系 物质的酸性或碱性要通过给出质子或接受质子来体现 酸和碱可以是分子 也可以是阳离子或阴离子 有的酸和碱在某对共轭酸碱中是碱 但在另一对共轭酸碱对中是酸 两性物质Amphotericsubstance H 酸 1 碱 1 酸 2 碱 2 H 酸 1 碱 1 酸 2 碱 2 质子论中不存在盐的概念 它们分别是离子酸或离子碱 任何布朗斯特酸碱反应都涉及两个共轭酸碱对 H2OH OH NH3 H NH4 酸给出质子的趋势越强 生成的共轭碱越弱 反之亦然 碱接受质子的趋势越强 生成的共轭酸越弱 反之亦然 两个共轭酸碱对之间的质子传递过程 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱的方向进行 5 酸碱反应的实质 强酸强碱弱酸弱碱 6 酸碱质子理论与酸碱电离理论的主要区别 质子理论认为 酸和碱并不是彼此孤立的 而是统一在对质子的共轭关系上 质子理论大大扩展了酸 碱的范围 质子理论认为酸碱的相对强弱与溶剂本身的酸碱性有密切的关系 7 酸碱质子理论的缺陷 局限于含质子的物质 及有质子转移的反应 三 Lewis的酸碱电子理论 Lewis的酸碱电子理论的提出 质子理论无法解释 如SnCl4 AlCl3等的酸碱性行为 理论要点 路易斯酸 Lewisacid 凡可以接受电子对的分子 原子团 离子为酸 electronpairacceptor 路易斯碱 Lewisbase 凡可以给出电子对的物质为碱 electronpairdonor 路易斯酸 凡金属阳离子及缺电子的分子都是酸 有空的d或p轨道亲电子基团缺电子化合物 路易斯碱 凡与金属离子结合的阴离子或中性分子都是碱 3 Lewis的电子理论有关酸 碱的划分 包括所有阴离子许多溶剂分子 如水分子 醇 醚和胺分子 及其他能提供电子对的物种 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 4 酸碱反应的实质 5 Lewis的酸碱电子理论的优缺点 优点 一切化学反应都可概括为酸碱反应 缺点 太笼统 不易掌握酸碱的特性无法判断酸碱性的强弱 SbF5 2HFSbF6 H2F SbF5 2HSO3F F O S OSbF5 OH 是个超强酸 它能使几乎所有的有机化合物加合质子 得到五配位碳原子物种 人们将氟磺酸与SbF5构成的系统称之为 魔酸 magicacid SbF5OSO2F H2SO3F 四 软硬酸碱 1 定义 基础仍是电子理论 形容酸或碱的核子对其外围电子抓得松紧的程度 抓得紧叫硬 抓得松叫软 2 内容 硬酸 半径小 电荷高的离子如碱土金属离子和Ti4 Fe3 Al3