酸碱反应(大学).ppt

1、第五章，酸、碱和酸碱反应，了解酸碱概念的变化；了解几种代表性的路易斯酸。了解软硬酸碱的含量和应用；3.理解路易斯酸碱理论的意义和要点；2.理解布朗斯台德酸碱理论的意义和要点；5.1布朗斯台德酸和碱，5.2路易斯酸和碱，酸表示水中所有电离的阳离子都是氢，碱表示水中所有电离的阴离子都是氢，硫酸=硫酸氢盐，氢氧化钠=氢氧化钠，中和反应的实质是氢-H2O，水溶液中的电解质是部分电离的。瑞典化学家斯万特奥古斯特阿累尼乌斯，5.1.1定义，5.1.2共轭酸碱对，5.1.3布朗斯台德平衡布朗斯台德平衡，5.1.4分子结构和酸度之间的关系，5.1布朗斯台德酸碱模型，在酸：的反应中能产生质子的分子或离子，即在质

2、子供体碱：的反应中能接受质子的分子或离子，即质子受体，在5.1.1中定义，酸碱反应是指质子的过程丹麦物理化学家，5.1.2共轭酸碱对的概念，半反应，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，共轭酸越弱，反之亦然。质子理论中的无盐概念和电离理论中的盐都是质子理论中的离子酸或离子碱。任何布朗斯台德酸碱反应都涉及两个共轭的酸碱对。一种物质是酸还是碱取决于它所参与的反应；既可以是酸又可以是碱的物质叫做两性物质。下列哪一对酸性更强？(a) Fe(H2O)63和Fe(H2O)62 (b) Al(H2O)63和Ga(H2O)63 (c) Si(OH)4和Ge(OH)4 (d)

3、 HClO3和HClO4 (e) H2CrO4和HMnO4 (f) H3PO4和H2SO4 (b)前者中心离子半径小，对O的极化能力大，H易离解；(3)前者中心离子半径小，对氧的极化能力大，氢容易解离；(d)、(e)和(f)是后者，有许多非羟基氧原子。两个共轭酸碱对之间的质子转移，酸越强，共轭碱越弱；碱越强，共轭酸越弱。反应总是从相对强的酸和碱到相对弱的酸和碱。对某些物种来说，它是酸还是碱取决于具体的反应。1.酸碱反应的本质，2。酸碱反应的类型，酸碱解离反应，酸碱中和反应，盐水解，布朗斯台德平衡，布朗斯台德酸碱反应可以写成下面的通式3360，这个反应的标准平衡常数叫做酸度常数，也叫酸电离常数：

4、HB b HB，HB (AQ) H2O (L) B (AQ) H3o (AQ)，1。值越高，酸度越强。值大于1的酸称为强酸，值小于1的酸称为弱酸。酸碱反应有利于强酸强碱向弱酸弱碱方向发展。4。对于二元酸和三元酸，H2O(左)H3O (AQ)，H2O(左)H3O (AQ)的第二和第三个质子转移反应有相应的常数，称之为自旋转分解常数。这是因为质子转移发生在两个相同的分子之间。这个常数也叫做水的离子积，它的符号是。相应的对数表达式是质子在任何溶剂中都不能以“裸质子”的形式存在，因为它们对负离子和极性共价分子有很强的吸引力。水合高氯酸高氯酸的晶体结构测量结果证实h以H3O的形式存在。H3O是NH3的等

5、电子体。另一种结构已经确定的物质是固体水合物HBr4H2O中的H9O4。一般认为水溶液中水合氢离子的形式随着条件的变化而变化。此时，c (h)为10-130摩尔DM-3。如果在1摩尔l-1h的水溶液中发现未水合的h，其体积应足够容纳1070个地球。h，H2O 3，DH q=-761.5 kjmol-1，h在水溶液中以什么形式存在？问题2，溶液，聚合作用：使用溶剂来区分酸或碱的相对强度的功能。如果使用冰醋酸作为溶剂，可以区分下列酸的强度。流平效果：溶剂流平的效果酸或碱的强度。例如，在水中进行的任何实验都无法分辨哪一种更酸性，盐酸还是溴化氢。同样，酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱。(1)

6、在水中，O2的碱度太强，无法进行实验研究；问题3，溶液，(2)在水中，碱度太弱，无法进行实验研究；(3)它的强度可以在水中直接测量。溶剂对酸碱强度的分辨范围是它们各自的质子自差常数。PKw=14意味着水的分辨率区域跨越14个单位。分辨区的宽度表征强酸(即溶剂的共轭酸)和强碱(即溶剂的共轭碱)之间的最大反应。5.1.4酸碱性与分子结构的关系如果我们了解化合物的酸碱性与其分子结构的关系，就会发现化合物的酸碱性与元素在元素周期表中的位置密切相关。化合物的酸性是由于失去质子的能力。可以预期，酸的强度与血红蛋白键的强度有关。血红蛋白键越强，相应的酸越弱。1.二元氢化物的酸性，化合物NH3 H2O HF

7、0.9 1.4 1.9，NH3在水溶液中是碱性的，H2O是中性的，而HF是中等强度的酸。这种氧化物被称为酸性氧化物或酸酐。如果E是一个高电负性的非金属原子，它会将OH键的键电子吸引到自身，削弱OH键的强度，导致EOH基团酸性电离。如果存在强碱，则产物是氧阴离子和这种元素的H2O。如果E是一个低电负性的金属原子，EOH基团中的键断裂将发生在环氧乙烷键上，化合物将电离产生羟基。如果溶液中存在酸(H3O)，则生成的产物是H2O和这种元素的阳离子。这种氧化物称为碱性氧化物或碱性酸酐，是指一种能与水反应生成碱和酸生成盐的氧化物。在某些情况下，含有EOH基团的化合物可以是酸或碱。这些化合物是两性的。两性化

8、合物是由中等电负性(1.6-2.0)的元素形成的化合物。两种或两种以上的氧化物可能由同一元素形成：外元素N2O 3 MnO 2 MnO 3 MnO 7氧化态2 3 4 6 7，低氧化态的效应相当于低电负性；而高氧化态对应于高负电性。左下角和右上角未标注元素符号的区域分别是碱性氧化物和酸性氧化物形成的区域；圆圈中的元素即使在最高氧化态也能形成两性氧化物，而方框中的元素在最高氧化态形成酸性氧化物，在较低氧化态形成两性氧化物。D区元素的两性现象与氧化态有关，与第一过渡元素氧化物的酸碱和氧化态有关(主要是酸性氧化态用红色表示，主要是碱性氧化态用蓝色表示，绿色覆盖氧化态表示两性)。根据传统的定性分析方案

9、，金属离子溶液被氧化，然后加入氨水以提高酸碱度，此时Fe2、Ce3、Al3、Cr3和V3以氢氧化物的形式沉淀。加入H2O2和NaOH后，铝、铬和钒的氢氧化物再溶解，这些步骤从氧化物的酸和碱的角度进行了讨论。当氧化态为3时，所有金属氧化物都是碱性的，足以使它们不溶于pH10溶液。铝()是两性的，所以它在强碱中再次溶解形成铝(OH)4-，钒()和铬()被氧化成VO43-和CrO42-，它们分别是由酸性氧化物V2O5和CrO3形成的阴离子。问题4，解决方案3。氧酸的酸性，其通式可表示为OPE(OH)Q。“p”和“q”分别表示“末端氧原子”和OH基团的数目。为了描述含氧酸的相对强度，有必要考虑中心原子

10、对氢键电子的吸引力：1)高电负性中心原子，2)大量末端氧原子。比较HOCl和HOI的酸度，可以考虑第一个因素。比较H2SO4和H2SO4的强度，我们可以考虑第二个因素：电负性高的末端氧原子倾向于吸引OH键的键电子，导致OH键的弱化，从而提高分子的酸性。hoch hoi en(cl)=3.0 en(I)=2.5=2.910-8=2.310-11，1。即当p=0时；P=1。P=2。多元酸(q1)的多步质子转移反应逐步增加5。例如，硫酸(O)2S(OH)2 (p=2，q=2)。这些规则的成功可以由下表中提供的例子来支持，并且估计值和实验值之间的误差只有大约1。鲍林提出了两个粗略估计单核含氧酸OpE(

11、OH)q的规则。(1)这三个PKA接近于鲍林第一定律中氧碱值1，表明在结构中应该有相同的非羟基氧原子：问题5，解决方案。鲍林法则(1)用于判断H3PO4(pKa2.12)、H3PO3(pKa 1.80)和H3PO2(pKa2.0)的结构。(2)粗略估计H3PO4、H3PO4和H3PO4的pKa。(2)H3PO4:是pKa值约为2的非羟基氧原子；pKa增加了5人，约为7人；pKa大约是12。4。取代含氧酸和超级质子酸的酸性。含氧酸的一个或多个羟基被其他基团取代，生成取代的含氧酸。例如，硫酸中的一个羟基被氟、氯或氨基取代，分别生成氟磺酸O2S、氯磺酸O2S和氨基磺酸O2S。亚磷酸酯H3PO3或(H

12、)(O)P(OH)2可视为磷酸的取代含氧酸，硫代硫酸H2S2O3或(O)(S)(S)(OH)2可视为硫原子取代硫酸分子中的一个末端氧原子。氟磺酸是比硫酸更强的酸。如果SbF5加入到氟磺酸中，将进一步吸引氟磺酸中硫原子的负电荷，得到比氟磺酸更强的酸。(氟)(氧)(硫)(氧)(氟)(氢)是一种超强酸，它能使几乎所有的有机化合物增加质子以获得五配位碳原子。人们称由氟磺酸和SbF5组成的体系为“魔酸”。5.2.1定义和相关概念，5.2.2软硬酸和碱，HSAB，5.2.3代表性路易斯酸的种类，5.2路易斯酸-碱，5.2.1定义和相关概念。布朗斯台德酸碱概念的核心在于分子或离子之间的质子转移，这显然不能解

13、释不涉及质子转移但具有酸碱特性的反应。美国化学家路易斯在布朗斯台德的概念提出的同一年提出的另一个更广泛的酸和碱的概念弥补了这一不足，但后者直到20世纪30年代才在化学上产生影响。美国物理化学家，1。定义，路易斯酸是指可以作为电子对受体的原子、分子或离子；路易斯碱是指可以用作电子对供体的原子、分子或离子。酸碱反应是电子对接受体和电子对供体之间形成配位共价键的反应。下列哪些化合物是路易斯酸，哪些是路易斯碱？2。写出下列物种的共轭酸和共轭碱：1 .路易斯酸BeCl2，CO2，一氧化碳，汞(NO3)2，氯化亚锡，路易斯碱PH3，一氧化碳，氯化亚锡，2。共轭酸共轭酸共轭碱，问题6，溶液，PH3，BeCl2，CO2，CO，Hg (NO3)路易斯酸的分类，配位化合物中的金属阳离子，如铁(H2O)63和铜(NH3)42中的Fe3和Cu2离子。虽然一些分子和离子的中心原子满足8电子结构，但它们的配位层可以扩大以接受更多的电子对。如果SiF4是路易斯酸，它可以结合两个f电子对形成SiF62。其他分子和离子的中心原子也符合8电子结构，但可以通过价层电子重排接受更多的电子对。例如，CO2可以接受在氢氧离子的氧原子上形成孤对电子，一些封闭的壳层分子可以通过它们的反键分子轨道容纳外来电子对。碘的丙酮溶液有一种特殊的棕色，因为I2