第四章酸碱与酸碱平衡.pdf

文档介绍：第四章酸碱与酸碱平衡
ACID, BASE AND ACID-BASE EQUILIBRIUM
酸碱质子理论与酸碱平衡
较重要的酸碱理论:
‘(阿仑尼乌斯)电离理论;
’(富兰克林)溶剂理论;
“(布朗斯特德和劳莱)质子理论;
”(路易斯)电子理论;
•软硬酸碱理论.
电离理论对酸碱的定义:
酸: 凡是电离时所产生的阳离子全部是氢离子的物质.
碱: 凡是电离时所产生的阴离子全部是氢氧根离子的物质.
盐: 电离时生成金属离子和酸根离子的化合物.
水解: 弱酸盐或弱碱盐与水反应生成相应的弱酸或相应的弱碱的过程.
各种理论都有其自身的局限性.
酸:凡是能给出质子(H+)的物质.
碱:,其剩余部分就是碱.
+ - -
:例如醋酸(CH3COOH,简写为 HAc): HAc = H + Ac (即 CH3COO )
(本章开始,所讨论的大多是水溶液中的平衡,为简便均略去反应式中的物态).酸碱之间这种相互依赖的关
.
+
再如, NH3 在水溶液中正因为能接受质子,所以它是碱,而 NH4 就是它的共轭酸.
酸碱半反应:酸及其共轭碱(或碱及其共轭酸)相互转变的反应.
例如以下酸碱半反应:
HAc =H+ + Ac-
+ +
NH4 =H + NH3
+ - - + 2-
H2CO3 = H + HCO3 HCO3 =H + CO3
- + 2-+ + + +
H2PO4 = H + HPO4 NH3CH2CH2NH3 =H + NH3CH2CH2NH2
由此可见,酸或碱可以是中性分子,,酸比它的共轭碱多一个质子,或者说碱
比它的共轭酸少一个质子.
-
注意:酸、碱是相对的;例如 HCO3 ,在水为溶剂,
- + 2-
HCO3 = H + CO3 的半反应中它是酸,但是同样是水为溶剂,在:
- +
HCO3 + H = H2CO3
因而,当溶液中某种酸给出质子后,必定要有一种碱来接受.
例如: HAc =H+ + Ac-
+ +
+)H2O + H = H3O

+ -
HAc + H2O =H3O + Ac
酸 1 碱 2 酸 2 碱 1
+ +
H3O 称为水合质子(H9O4 简写式).
上式为醋酸在水中的解离平衡,平时书写时简化为:
HAc = H+ + Ac-
:
1
(1)酸碱解离反应:如 HAc 在水中解离:
- +
NH3 + H2O =OH + NH4
碱 1 酸 2 碱 2 酸 1
因此,酸碱解离反应是质子的转移反应.
(2)电离理论中的水解反应(质子理论中也是酸碱解离反应):
例如 NaAc 在水中的水解:
- -
Ac + H2O =OH + Hac
碱 1 酸 2 碱 2 酸 1
+ +
NH4 + H2O= H3O + NH3
酸 1 碱 2 酸 2 碱 1
(3) 酸碱中和反应:
例如 NaOH 与 HCl 的中和反应:
+ -
H3O + OH =H2O + H2O
酸 1 碱 2 酸 2 碱 1
再比如 HAc 与 NH3 的酸碱反应:
+ -
HAc + NH3 =NH4 + Ac
酸 1 碱 2 酸 2 碱 1
由此可见,酸碱反应实际上是由两个共轭酸碱对共同作用的结果,其实质就是质子的转移
:
+ -
由于水分子的***作用,因而一个水分子可以从另一个水分子中夺取质子,形成 H3O 和OH
溶剂的质子自递反应: 仅仅在溶剂分子间发生的质子传递作用.
o
溶剂的质子自递常数(K s): 溶剂的质子自递反应的平衡常数.
+ - o
对于水分子:H2O + H2O =H3O + OH 水的质子自递常数又称为水的离子积,用 K w 表示.
o + - o + -
可简写为 K w = [H3O ][OH ]或 K w = [H ][OH ].
o -14
(水合质子还可以简写为 H+ ) 25℃时, K w = ×10 .
根据酸碱质子理论,酸或碱的强弱取决于物质给出质子或接受质子的能力大小.
o o
水溶剂系统中,酸或碱给出或接受质子能力的大小可用酸或碱的解离