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1、第二章 酸碱理论与酸碱平衡,1 酸碱理论,2 水的解离平衡与溶液的pH值,3 弱酸、弱碱的解离平衡,4 缓冲溶液,2.1 酸碱理论,1.溶剂体系理论： 凡在溶剂中产生（或通过反应生成）该溶剂的特征阳离子称为酸，而产生（或通过反应生成）该溶剂特征阴离子称为碱。 而酸碱中和反应 的实质是特征阳离子和阴离子 相互作用形成溶剂分子,2.酸碱质子理论 凡能给出质子的物质（包括分子和离子为酸，而接受质子的分子和离子即为碱。,酸碱质子理论的基本概念 酸：凡是能释放出质子（H+）的分子或离子。 碱：凡是能与质子（H+）结合的分子或离子。 即：酸 质子的给予体； 碱 质子的接受体。,两性物质：既能给出质子又能接

2、受质子的物质。,酸 H+ + 碱,3. 电子论 酸是反应中能接受电子对的分子或离子（电子接受体），碱则是能给出电子的分子和离子（电子给予体）。按照电子论，酸碱反应的本质是通过电子对接受形成配位键，产生酸碱加和物。,如：Zn：路易斯酸，易与OH-，更易与CN-结合， 说明CN-是比OH-更强的路易斯碱。 但从质子碱角度：OH-碱性大于CN-,元素周期表中酸性和碱性元素的分布区域,4.元素在周期表中的酸碱性,5. 酸碱概念的相对性 醋酸为碱：CH3COOH +H2SO4 CH3COOH2+ HSO4醋酸为酸： CH3COOH + H2O H3O + CH3COO,H2SO4为碱：H2SO4+ HC

3、lO4 H3SO4 + ClO4 H2SO4为酸： H2SO4+ HNO3 H2NO3+HSO4 （硝化反应）,一 、按结合H的能力分,酸性溶剂 易给出H，乙酸,碱性溶剂 易接收H，液氨,两性溶剂 水，羟基化合物,质子惰性溶剂 丙酮，环己烷,6. 溶剂的分类,溶剂的拉平效应（leveling effect）HI+H2O H3OIHBr+H2O H3OBr HI和HBr均被拉平为H3O，在水溶液中不能区分HI和HBr的强弱,NH2+H2O NH3OHCH3+H2O CH4OH在水溶液中不能区分NH2 和CH3 的强弱,水中 pKa 1的酸，都被水拉平；而pKa 14的共轭碱也被水拉平 pKa在0

4、到14不能被拉平之间水的分辨宽度为14 液氨中2NH3 NH2 + NH4+ pK=33液氨的分辨宽度为33,2.2 水的解离平衡与溶液的pH值,1 水的解离平衡 2 溶液的pH值,1 水的解离平衡 H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq) 或 H2O (l) H+ (aq) + OH(aq),KW 水的离子积常数，简称水的离子积。,25纯水：,100纯水：,2 溶液的pH值,1 一元弱酸、弱碱的解离平衡 2 多元弱酸的解离平衡,2.3 弱酸、弱碱的解离平衡,1 一元弱酸、弱碱的解离平衡,(1)一元弱酸的解离平衡 H2O(l) + HAc(aq) H3O+ (aq

5、) + Ac-(aq),初始浓度/molL-1 0.10 0 0 平衡浓度/molL-1 0.10 x x x,x = 1.3103（ molL-1 ）,解离度(a),c(H3O+) = c(Ac) = 1.3103 molL-1,c(HAc) = (0.101.3103) molL-10.10 molL-1,c(OH) =7.71012 molL-1,稀释定律：在一定温度下（Ka为定值），某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。,解离度与Ka 的关系：,HA(aq) H+(aq) +A(aq) 初始浓度 c 00 平衡浓度c ca ca ca,(2). 一元弱碱的解离平衡,例：已知25时，

6、 0.200molL-1氨水的解离度为 0.95%，求c(OH), pH值和氨的解离常数。,解：NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH- (aq) c0 0.200 0 0 ceq 0.200(1 0.95%) 0.2000.95% 0.2000.95%,一元弱酸(弱碱)溶液H+和pH值计算公式：,2 多元弱酸溶液的解离平衡(分步解离）,例 ：计算0.010 molL-1H2CO3溶液中的 H3O+、H2CO3、HCO3、CO32 、OH浓度及溶液的pH值（已知Ka1 = 4.210-7, Ka2 = 4.710-11）。,解: H2CO3 + H2O = H3O+ +

7、HCO3- Ka1 平衡浓度: 0.01-x x x, Ka1 / Ka2 103 ,结论：, 多元弱酸的解离是分步进行的。 一般 ，溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算 c(H+)或 pH 时可只考虑第一步解离。, 二元弱酸中，c(B2-) K2，而与弱酸的初始浓度无关。, 二元弱酸溶液中，c(H3O+)2 c(B2-)。 混酸中的二元弱酸， H3O+主要来自强酸。若 c(弱酸)一定，则c(酸根离子)与 c2(H3O+)成反比。,(Hard and Soft Acids and Bases，HSAB） HSAB规则：硬亲硬，软亲软，硬软交界就不管。 硬酸与硬碱，软酸和软碱可形成最稳定配合物；反之，则配合物不稳定。 例如，对Al3+的配位能力 F Cl Br I 对Hg2+的配位能力 F Cl Br I,2.4 软硬酸碱原理,典型的软酸三角形,硬酸：碱金属，碱土金属，轻和高价的金属离子 软酸：重过渡金属离子，低价或零价金属 硬碱：半径小，不易被极化 软碱：半径大，易被极化 Cu(I