文档介绍：第四章酸碱平衡与酸碱滴定法
从不同的视角研究酸碱平衡,给出的酸碱定义也不同。目前,得到认可的定义约有十余种。例如,电离理论,质子理论和电子理论等,每种理论都各有优缺点和适用范围。
1 酸碱电离理论
酸(acid):能解离出H+的物质。
碱(base):能解离出OH-的物质。
2 酸碱质子理论(BrΦstead酸碱理论) (BrΦstead theory of acid-base)
酸(acid):溶液中凡能给出质子的物质。
碱(base):溶液中凡能接受质子的物质。
能给出多个质子的物质叫做多元酸;
能接受多个质子的物质叫多元碱。
在分析化学中广泛采用的是布朗斯台德(BrΦstead)的酸碱质子理论,这是因为该理论对酸碱强弱的量化程度最高,便于定量计算,它的缺点是不适合于无质子存在的酸碱体系。
HB + H2O B- + H3O+
酸共轭碱水合氢离子
acid conjugate base hydronium ion
酸碱反应的实质
酸碱半反应: 酸给出质子和碱接受质子的反应。
醋酸(Acetic acid)在水中的离解:
半反应1
HAc(酸1)
Ac- (碱1) + H+
半反应2
H+ + H2O(碱2)
H3O+(酸2)
HAc(酸1) + H2O (碱2)
H3O+(酸2) + Ac- (碱1)
共轭酸碱对(Conjugate pais)
共轭酸碱对(Conjugate acid-base pairs)
半反应1
NH3(碱1)+ H+
NH4+(酸1)
半反应2
H2O(酸2)
OH-(碱2)+ H+
NH3(碱1) + H2O (酸2)
OH- (碱2) + NH4+ (酸1)
共轭酸碱对
氨在水中的离解: (Dissociation of amine in water)
NH4Cl的水解(相当于NH4+弱酸的离解)
NaAc的水解(相当于Ac-弱碱的离解)
NH4+ + H2O H3O+ + NH3
Ac- + H2O OH- + HAc
共轭酸碱对
共轭酸碱对
醋酸与氨在水溶液中的中和反应
HAc + NH3 NH4+ + Ac-
共轭酸碱对
按酸碱质子理论,弱酸或弱碱既可以是分子型的, HAc ,HF, NH3 ,也可以是离子型的,如 NH4+ , Ac- 等。既能给出质子作为酸,也能接受质子作为碱的物质称为两性物,如H2O,HCO3- ,HS- ,HPO42-等。
结论(conclusion):
酸碱半反应不可能单独发生
酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果
酸碱反应的实质是质子的转移
一元弱酸(HB)在水溶液中的离解反应及解离常数(Dissociation constant)为:
酸共轭碱
(Acid) (conjugate base)
酸碱平衡与平衡常数
HB + H2O = H3O+ + B-
Ka越大则酸的解离倾向越大,表示该酸越强。
它仅随温度变化。
B + H2O HB + OH-
碱的解离常数用Kb表示:
弱酸Ka的与弱碱的Kb 称为活度常数,均与温度有关。实际的分析工作中,常用到的是各组分的浓度。产物与反应物之间平衡浓度之间的关系不仅与温度有关,还与溶液的离子强度有关。
就共轭酸碱对HB-B-来说,若酸HB的酸性很强,其共轭碱的碱性必弱。共轭酸碱对 Ka和Kb之间的关系如下:
或写成