无机化学 05-1酸碱平衡.ppt

南京医科大学药学院许贯虹,酸碱平衡,南京医科大学药学院许贯虹,酸碱理论,2,酸碱理论的发展：酸碱电离理论酸碱质子理论酸碱电子理论,南京医科大学药学院许贯虹,酸碱质子理论,3,酸：凡是能给出质子H的物质,HClH3O+H2OHCO3,碱：凡是能接受质子H的物质,OHClH2OHCO3,酸、碱可以是阳离子、阴离子和中性分子,南京医科大学药学院许贯虹,4,酸碱H,HClCl+H+,H2OOH+H+,HCO3CO32+H+,H2CO3HCO3+H+,酸碱半反应,酸碱之间存在共轭关系,共轭酸碱对：只相差一个质子的一对酸碱,两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质,酸碱质子理论中没有盐的概念,共轭酸,共轭碱,南京医科大学药学院许贯虹,酸碱反应的实质,5,酸1碱2,酸2碱1,结论：酸碱反应实质是两对共轭酸碱对之间的质子传递反应,中和反应,电离平衡,水解平衡,南京医科大学药学院许贯虹,酸碱反应进行的方向,6,相对较强的酸和相对较强的碱反应生成相对较弱的碱和相对较弱的酸,南京医科大学药学院许贯虹,酸碱的强弱,7,酸：越容易给出质子，则酸越强，其对应的碱越弱碱：越容易接受质子，则碱越强，其对应的酸越弱,共轭酸碱对中酸碱的强度是相互制约的,南京医科大学药学院许贯虹,酸碱的强弱,8,与酸碱本性有关,HCl和H2CO3,与溶剂有关,HAc在水中表现为弱酸在液氨中表现为强酸,HNO3H2O中强酸HAc中弱酸纯H2SO4中碱,南京医科大学药学院许贯虹,溶剂的拉平效应和区分效应,9,拉平效应：将不同强度的酸拉平到溶剂化质子水平的效应,液氨中，HCl和HAc都表现为强酸,在冰醋酸中，其强度HClO4H2SO4HClHNO3,区分效应：能区分酸（碱）强度的效应其中具有区分效应的溶剂称为区分试剂,南京医科大学药学院许贯虹,总之，酸碱质子论,10,扩大了酸和碱的范围，没有盐的概念,扩大了酸碱反应的范围，解释了在气相或非水溶剂中进行的酸碱反应,将酸碱强度和质子传递反应结合起来，把酸或碱的性质和溶剂的性质联系起来,南京医科大学药学院许贯虹,思考,11,质子理论认为，NaOH中OH能得到质子是碱，Na+在质子理论中是酸还是碱？,非酸非碱物质,南京医科大学药学院许贯虹,Lewis酸碱理论,12,凡能给出电子对的都是碱。,凡能接受电子对的都是酸。,路易斯酸碱理论中酸的范围扩大了，相应酸碱反应不再仅局限在只存在质子转移的反应,南京医科大学药学院许贯虹,酸碱反应的实质：,13,形成配位键的反应；碱提供电子对，酸以空轨道接受电子对形成配位键。H:OHHOHAlCl3ClAlCl4Cu2+4:NH3Cu2+4(NH3),在有机化学和配位化学中应用广泛,南京医科大学药学院许贯虹,14,酸碱平衡,水的质子自递平衡,弱酸/碱与水之间的质子传递平衡,南京医科大学药学院许贯虹,水的质子自递平衡,15,在水分子间发生质子传递反应,Kw=H3O+OH=H+OH,水的质子自递平衡常数，也称水的离子积,常温下为110-14,适用于所有稀水溶液,是温度函数,南京医科大学药学院许贯虹,水溶液的pH值,16,pH=lgc(H+),H+的浓度,0.001molL-1HCl溶液,pH=3,0.001molL-1NaOH溶液,pH=?,常温下，Kw=H+OH110-14,pH=11,南京医科大学药学院许贯虹,区分两个概念,17,判断：弱酸的Ka越大，给出质子能力越强，酸性越强，则溶液的酸度也越强？,酸性指酸的强度酸度指溶液中H的浓度(严格讲应该是活度),南京医科大学药学院许贯虹,18,Kw=H+OH11014,25时，水的pH=,c(H+)110-7molL-1，pH100，Ka1c(H3PO4)20Kw,c/Ka1=14.5500,H2PO4H+HPO42Ka2OHKW/H+,南京医科大学药学院许贯虹,例题：,51,计算0.10molL-1Na2CO3溶液的pH。Ka1:4.3010-7;Ka2:5.6110-11,Kb1=Kw/Ka2=1.7810-4,Kb2=Kw/Ka1=2.3310-8,解:,cKb120Kw,pH=14pOH=11.63,南京医科大学药学院许贯虹,酸碱水溶液中相关离子浓度的计算,52,2.一元弱酸（碱）溶液,3.多元酸碱的电离平衡,4.两性物质,1.强酸和强碱以及强、弱酸（碱）混合溶液,南京医科大学药学院许贯虹,4.两性物质,53,(1)阳离子酸和阴离子碱组成的两性物质,(2)两性阴离子,(3)氨基酸型两性物质,两性物质溶液中的酸碱平衡相当复杂，只要求掌握近似计算结论,南京医科大学药学院许贯虹,54,以两性阴离子HA为例,作为酸,作为碱,设HA浓度为c，质子转移反应发生在HA和H2O之间。选择HA和H2O为质子传递的参考标准，得到质子的产物是H2A和H3O+，失去质子的产物是A2和OH-。从参考标准出发，根据碱得到的质子数必等于酸失去的质子数的原则，应有,南京医科大学药学院许贯虹,55,根据二元弱酸的电离平衡公式,代入(2)得,一般情况下，HA的酸式电离和碱式电离的倾向都很小，因此可认为HA=c，代入(3),计算酸式盐溶液H+的精确式,南京医科大学药学院许贯虹,56,cKa20Kw，水的质子自递平衡可忽略c20Ka1，Ka1+cc,H+近似计算公式:,南京医科大学药学院许贯虹,两性物质溶液H+近似计算公式,57,两性物质溶液的pH值与溶液的起始浓度几乎无关,Ka是作为酸时，其本身的酸常数Ka是作为碱时，其共轭酸的酸常数,南京医科大学药学院许贯虹,例题,58,分别计算0.10molL-1NaH2PO4溶液及Na2HPO4溶液的pH值。已知H3PO4的pKa1=2.16，pKa2=7.21，pKa3=12.32,南京医科大学药学院许贯虹,例题,59,计算0.10molL-1NH4Ac溶液的pH值。已知Kb(NH3)为1.7910-5，Ka(HAc)为1.7610-5,南京医科大学药学院许贯虹,60,例题:甘氨酸（NH3+CH2COO-）在水溶液中的质子传递平衡有两个：NH3+CH2COO-+H2O=NH2CH2COO-+H3O+Ka=1.5610-10NH3+CH2COO-+H2O=NH3+CH2COOH+OH-Kb=2.2410-12求0.10mol