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Lewis酸碱理论

Lewis酸碱理论
Lewis酸碱理论

Lewis酸碱理论

理论发展

布朗斯特酸碱理论概念的核心系于分子或离子间的质子转移,显然无法对不涉及质子转移,但却具有酸碱特征的反应做解释.这一不足在布朗斯特概念提出的同年由美国化学家路易斯提出的

酸碱电子理论(the electronic theory of acid and alkali),也称广义酸碱理论、路易斯(lewis)酸碱理论,是1923年美国物理化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯(Lewis G N)提出的一种酸碱理论,它认为:凡是可以接受外来电子对的分子、基团或离子为酸;凡可以提供电子对的分子、离子或原子团为碱。这种理论包含的酸碱范围很广,但是,它对确定酸碱的相对强弱来说,没有统一的标度,对酸碱的反应方向难以判断。后来,皮尔逊提出的软硬酸碱理论弥补了这种理论的缺陷。

电子酸碱

该理论认为:凡是能够接受外来电子对的分子、离子或原子团称为路易斯酸(Lewis acid),即电子对接受体,简称受体;凡是能够给出电子对的分子、离子或原子团称为路易斯碱(Lewis base),即电子对给予体,简称给体。

或者说:

路易斯酸(Lewis acid)是指能作为电子对接受体(Electron pair acceptor)的原子,分子,离子或原子团;

路易斯碱(Lewis base)则指能作为电子对给予体(Electron pair donor)的原子,分子,离子或原子团;

酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成配位共价键的反应.

路易斯酸的分类

1、配位化合物中的金属阳离子,例如[Fe(H2O)6]3+和[Cu(NH3)4]2+中的Fe3+离子和Cu2+离子.

2、有些分子和离子的中心原子尽管满足了8电子结构,仍可扩大其配位层以接纳更多的电子对.如 SiF4 是个路易斯酸,可结合2个F–的电子对形成

[SiF6]2–.

3、另一些分子和离子的中心原子也满足8电子结构,但可通过价层电子重排接纳更多的电子对.再如CO2能接受OH–离子中O 原子上的孤对电子

4、某些闭合壳层分子可通过其反键分子轨道容纳外来电子对.碘的丙酮溶液呈现特有的棕色,是因为I2分子反键轨道接纳丙酮中氧原子的孤对电子形成配合物(CH3)2COI2.再如四氰基乙烯(TCNE)的π*轨道能接受一对孤对电子。

常见的Lewis酸:

⒈正离子、金属离子:钠离子、烷基正离子、硝基正离子

⒉受电子分子(缺电子化合物):三氟化硼、三氯化铝、三氧化硫、二氯卡宾

⒊分子中的极性基团:羰基、氰基

在有机化学中Lewis酸是亲电试剂

路易斯碱的分类

1、阴离子

2、具有孤对电子的中性分子如 NH3,H2O,CO2,CH3OH;

3、含有碳-碳双键的分子如CH2=CH2.

Lewis碱显然包括所有Bronsted碱,但Lewis酸与Bronsted酸不一致,如HCl,HNO3是Bronsted酸,但不是Lewis酸,而是酸碱加合物.

常见的Lewis碱:

⒈负离子:卤离子、氢氧根离子、烷氧基离子、烯烃、芳香化合物

⒉带有孤电子对的化合物:氨、胺、醇、醚、硫醇、二氧化碳

在有机化学中Lewis碱是亲核试剂

注意:

⒈Lewis酸碱电子理论中只有酸、碱和酸碱络合物,没有盐的概念;

⒉在酸碱电子理论中,一种物质究竟属于碱,还是属于酸,还是酸碱配合物,应该在具体反应中确定。在反应中起酸作用的是酸,起碱作用的是碱,而不能脱离具体反应来辨认物质的酸碱性。同一种物质,在不同的反应环境中,既可以做酸,也可以做碱。

⒊正离子一般起酸的作用,负离子一般起碱的作用;

AlCl3,SnCl2,FeCl3,BF3,SnCl4,BCl3,SbCl5等都是常见的Lewis酸;

⒋这一理论的不足之处在于酸碱的特征不明显

基本类型

根据酸碱电子论,可把酸碱反应分为以下四种类型:

1.酸碱加合反应酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成配位共价键的反应如:

Ag+ +2∶NH3 = [Ag(NH3)2]+

2.酸取代反应酸取代了酸碱配合物中的酸,生成了新的酸碱配合物,这种取代反应叫酸取代反应。

如:Al(OH)3 + 3H+= Al3+ + 3H2O

酸(H)取代了酸碱配合物Al(OH)中的酸(Al),形成了新的酸碱配合物H2O。又如:[CdI] + Hg = [HgI] + Cd

酸(Hg)取代了酸碱配合物[CdI]中的酸(Cd),形成了新的酸碱配合物[HgI]。3.碱取代反应碱取代了酸碱配合物中的碱,生成了新的酸碱配合物,这种取代反应叫碱取代反应。

如:[Cu(NH3)2]2+ + 2OH-== Cu(OH)2↓ + 2NH3

碱(OH)取代了酸碱配合物[Cu(NH)]中的碱(NH),形成了新的酸碱配合物 Cu(OH)。又如:[Ag(NH3)2]+ I ==AgI↓ + 2NH3

碱(I)取代了酸碱配合物[Ag(NH3)2]中的碱(NH3),形成了新的酸碱配合物AgI。

4.双取代反应两种酸碱配合物中的酸碱互相交叉取代,生成两种新的酸碱配合物,这种取代反应称为双取代反应。

如:BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4+ 2NaCl

CH3COOH + CH3OH = CH3COOCH3 + H2O

也有化学家这样分类:

A + :

B A—B 配位反应(即以上分类中的酸碱加合反应)

第一类反应叫配合物形成反应(Complex formation reaction),是最简单的一类路易斯酸碱反应,或是酸与碱在惰性溶剂(Non-coordinating solvent)中发生的反应,或是反应物与溶剂本身的反应,或发生在气相的反应:

第二类反应叫置换反应(Displacement Reaction).或表示配合物中的碱配位体被一个外来碱置换,例如:

A —

B + :B A—B' +:B 取代反应(即以上分类中的酸取代反应和碱取代反应)或表示配合物中的酸被一个外来酸置换,例如:

[MnF6]2- + 2 SbF5 2 [SbF6]- + MnF4

HS-(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + S2-(aq)

[Cu(NH3)4]2+(aq) + 4 H2O(l)

[Cu(H2O)4]2+(aq) + 4 NH3(g)

第三类反应叫复分解反应(Metathesis Reaction),希腊语中的"Metathesis"意为"交换",所以复分解反应即配位体交换反应,又叫双取代反应.例如:

A —

B + A'—B' A—B' + A'—B 复分解反应(即以上分类中的双取代反应)(C2H5)3Si-I + AgBr

(C2H5)3Si-Br + AgI

理论不足

酸碱电子理论扩大了酸碱范围,可把酸碱概念用于许多有机反应和无溶剂反应,如:CaO + SiO2 = CaSiO3。这是它的优点。它的缺点是这一理论包罗万象,使酸碱特征不明显,同时,如果选择不同的反应对象,酸或碱的强弱次序也可能不同,它对确定酸碱的相对强弱来说,没有统一的标度,对酸碱的反应方向难以判断。后来,皮尔逊提出的软硬酸碱理论弥补了这种理论的缺陷。

酸碱质子理论

酸碱质子理论的基本概念 酸碱质子理论(Theory of acid-base proton): 酸:凡是能释放质子H+的任何含氢原子的分子或离子的物种,即质子的给予体(Proton donor)。 碱:任何能与质子结合的分子或离子的物种。即质子的接受体(Proton acceptor)。 共轭酸碱对:酸给出质子生成相应的碱,而碱结合质子后又生成相应的酸;酸与碱之间的这种依赖关系称共轭关系。相应的一对酸碱被称为共轭酸碱对(Conjugate acid-base Pair)。 例如:HAc的共轭碱碱是Ac-,Ac- 的共轭酸是HAc,HAc 和Ac- 是一对共轭酸碱对。 通式表示如下: 酸= 质子+ 共轭碱 既能给出质子,又能接受质子的物质为两性物质,例如:HPO42-,H2PO42,H2O,[Fe(OH)(H2O)5]2+等。 根据酸碱质子理论,可知酸碱解离反应实质是质子转移反应。 例如:HF在水溶液中的解离反应是由给出的质子的半反应和接受质子的半反应组成的。 HF(aq)H+(aq)+F-(aq) H2O(l)+H+(aq)H3O+(aq) HF(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+F-(aq) 水是两性物质,它的自身解离反应也是质子转移反应。 盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。例如:NaAc的分解: NH4+的分解: 酸碱中和反应(包括非水溶剂中的反应)也是质子转移反应。

1.7.2 Bronsted-Lowry的质子酸碱理论 1923年,Bronsted 和Lowry同时提出了酸碱的质子论。提出凡能给出质子的分子或离子都是Bronsted -Lowry酸,凡能与质子结合的分子或离子都是Br?nsted -Lowry碱。根据这一理论,酸和碱彼此统一在对质子的关系上。一般称Bronsted -Lowry酸脱去质子的部分称为其共轭碱,同样,Bronsted-Lowry碱质子化后就称为其共轭酸。一个碱的碱性越强,其共轭酸的酸性越弱;反之亦然。 如: 许多有机化学反应中都有质子的传递,而且Br?nsted -Lowry质子酸碱理论可以用p K a值代表酸的强弱,或用p K b值代表碱的强度,即可以定量地比较各种不同酸碱的强弱,因此,Bronsted-Lowry质子酸碱理论对于理解有机化学反应十分重要。 如羧酸的酸性强于苯酚,苯酚的酸性强于醇,因此,可以选择合适的碱逐步分离它们。又比如烯丙型的氢相比于一般饱和碳上的氢具有很好的反应活性,从其p K a值对比可以看出,由于共轭效应的影响,其脱去氢质子后的碳负离子比较稳定。 又比如羰基化合物的α-H酸性与末端炔烃的p K a值相当,说明羰基化合物的α-H也可以在一定碱的作用下形成负离子,事实上它们可以作为良好的亲核试剂进行各种亲核加成反应。又如二苯甲烷,三苯甲烷脱去质子后可形成与苯环共轭的碳负离子,其p K a值与胺相当, 也就是说二苯甲基负离子,三苯甲基负离子的碱性与胺负离子()相当强,常作为强的有机碱。而烃类化合物中酸性-H > -H > C sp-H,最弱的有机酸为烷烃,这也就意味着最强的碱为烷基负离子,因此它们的有机金属试剂是最强的碱,也是非常好的亲核试剂。

第十章 生物碱

第十章生物碱 课次:29 课题:生物碱概述 一、教学内容: 1.生物碱的含义。 2.生物碱的发展史及常见的生物碱概述。 3.生物碱的分布规律及概况。 4.生物碱的结构类型。 5.生物碱的性质(上):性状、旋光性、酸碱性、溶解性。 二、课堂目标: 1.说出生物碱的基本含义。 2.简述生物碱的发展史,举例说明中药中常见的生物碱及其临床疗效。 3.说出植物中生物碱分布的基本概况,简述生物碱分布的特点及规律。 4.详述生物碱的结构分类及各类生物碱的结构特点。 5.简述生物碱的基本性状、旋光性与结构的关系。 6.详述生物碱的酸碱性及其与结构的关系、溶解性的基本规律及其与结构的关系。三、教学内容分析及教法设计: 生物碱是人们最早研究的一类天然药物成分,也是最重要的中药有效成分之一。生物碱是进入各论部分以后学生接触到的第一类有效成分,它在整个各论部分所占的比重特别大。生物碱部分的教学,内容较多,化合物类型较多,要注意加强类比分析,归纳推理,增进学生理解记忆。寻找规律,分门别类的攻克难关,掌握生物碱的基础知识。 本部分教学在理论联系实际的基础上,精讲多练,注重推理分析,争取能在各论的第一部分-生物碱教学中,让学生掌握中药化学学习的基本规律和基本方法。 本次课全部内容采用启发式讨论教学。 四、教学过程: 1.组织教学:检查学生出勤,填写教学日志,随机应变,组织好课堂纪律。 2.课程引入: 生物碱是一类存在于生物体内的具有生理活性的含氮的碱性有机化合物。生物碱是中草药有效成分之一,在我国,中草药的使用已有数千年历史,目前从各种植物中分离出的四千多种生物碱,应用于临床的已有数百种,随苷对生物碱结构、性质及作用的深入研究,必将促进中草药的临床应用。生物碱的结构有何特点?生物碱的研究历史怎样?生物碱的分布有何规律?生物碱的基本性状如何?本次课我们将对以上问题进行详细研究。 3.展示目标: (1)生物碱的含义。 (2)说出生物碱的分布概况和分布规律。 (3)举例说明常见的生物碱及其在临床上的应用。 (4)详述生物碱的结构类型,并能举例说明。 (5)简述生物碱的基本性状。 4.进行新课: 除了极少数裸子植物外,双子叶植物、单子叶植物的多个科属的多种植物中,都含有一种具有显著生理活性的含氮的有机碱化合物。后来在一些动物器官及少数微生物中也发现了同样的物质,于是,生物碱的名称开始被广泛使用。

酸碱滴定法名词解释1酸碱滴定法2酸碱质子理论1

第三章酸碱滴定法 一、名词解释 1、酸碱滴定法: 2、酸碱质子理论: 1、质子条件: 2、两性物质: 3、缓冲溶液: 4、酸碱指示剂: 5、缓冲容量: 6、混合指示剂: 7、滴定突跃: 10、共轭酸碱对: 二、填空 1、酸碱滴定曲线是以_______变化为特征的,滴定时酸碱的浓度越__,滴定突跃 范围越____酸碱的强度越____则滴定的突跃范围越____。 2、甲基橙指示剂变色范围是PH=_________,酚酞的变色范围PH=___________, 碘遇淀粉呈____色是碘的特性反应.。 3、有三种溶液:⑴食盐水、⑵稀硫酸、⑶石灰水、按PH值由大到小顺序排列: _________________。 4、将少量固态醋酸钠加入醋酸溶液中,醋酸溶液的PH值_________。 5、混合指示剂颜色变化是否明显,与两者的___________有关。 6、1.0×10-4 mol/LH 3PO 4 溶液的PH值为______。(已知Ka=5.8×10-10) 7、大多数酸碱指示剂的变色范围是_________PH单位。 8、指示剂的颜色变化起因于溶液的PH值的变化,由于PH的变化,引起指示剂 ____________的改变,因而显示出不同的颜色。 9、在酸滴定碱时,常用甲基橙作指示剂,滴定终点由____色变为_____色。

10、若用HCl滴定NaOH溶液,滴定的突约范围是从PH=7.70—4.30,可选择 __________和_______作指示剂。 11、所谓缓冲溶液,是一种能对溶液的酸度起____________作用的溶液。 12、生石灰溶于水,其溶液呈_______性, 13、酸碱反应是两个_______________共同作用的结果。 14、强碱滴定弱酸,通常以____________作为判断弱酸能否准确进行滴定的界限。 15、酸性缓冲溶液是由_______________盐组成。 16、用强碱滴定强酸时,采用酚酞作指示剂,终点变为_____色。 17、在PH值=11的溶液中,[H+]_________[OH-] (>.=.<=)。 18、有下列三种物质:KNO 3、CH 3 COONa、NH 4 Cl,它们的水溶液中PH=7的是 _____________;PH<7的是_____________;PH >7的是____________。 19、用一定浓度的强碱滴定不同的一元弱酸时,滴定突跃范围的大小,与弱酸的 ___________和_______有关。 20、计量点前后_________相对误差范围内溶液PH值的变化范围,称为酸碱滴定 的PH突约范围。 21、因一个质子的得失而互相转变的每一对酸碱,称为_______。它的Ka和K b 的关系是________________________。 22、0.01mol/LHCl的PH=_____________,0.05mol/LH 2SO 4 溶液的PH=________。 23、氯化铵的水溶液呈_________性,它的PH值———7,这是由于氯化铵在水 中发生了_________反应,其反应的离子方程式_________________________。 24、指示剂颜色的改变,起因于溶液的PH值的变化,由于PH值的变化,引起指 示剂__________的改变,因而显示出不同的颜色。 25、为使同一缓冲体系能在较广泛的PH值范围内起缓冲作用,可用 _____________组成缓冲体系。 26、酸碱反应的实质就是________的转移。 27、某种酸本身的酸性越强,其共轭碱的碱性______。 28、强碱滴定弱酸,通常以________作为判断弱酸能否准确进行滴定的界限。 29、在水溶液中,酸碱的强度决定于酸将质子给予水分子和碱从水分子中夺取质

有机化学酸碱理论

有机化学酸碱理论 1、阿伦尼乌斯酸碱理论: 水中离解的局限性 2、J.N.Brфnsted酸碱理论: 定义:在反应中能提供质子的分子或离子为酸;接受质子的分子或离子为碱。 酸碱的相对性:同一种物质,在一个反应中是酸,在另一个反应中也可能是碱。 共轭酸碱对:酸给出质子成为碱(酸的共轭碱),碱得到质子成为酸(碱的共轭酸) 酸越强,则酸的共轭碱越弱;碱越强,碱的共轭酸越弱。反应的结果就是强酸与强碱反应生成弱酸和弱碱。 3、G.N.Lewis酸碱理论: 定义:能够接受电子的分子和离子即Lewis酸;能够提供电子的分子和离子即Lewis碱。 Lewis酸:具有空轨道和未充满外层笛子轨道,电子受体,亲电试剂; AlCl3 BF3 FeCl3 ZnCl2 Ag+ R+ NO2+ Lewis碱:具有孤对电子和π电子,电子供体,亲核试剂。

NH3 ROH X- OH- RO- 酸碱理论 酸碱理论(acid-base theory) 阐明酸、碱本身以及酸碱反应的本质的各种理论。在历史上曾有多种酸碱理论,其中重要的包括: 阿伦尼乌斯酸碱理论——酸碱电离理论布朗斯特-劳里酸碱理论——酸碱质子理论路易斯酸碱理论——酸碱电子理论酸碱溶剂理论软硬酸碱理论最早提出酸、碱概念的是英国R.玻意耳。法国A.L.拉瓦锡又提出氧是所有酸中普遍存在的和必不可少的元素,英国H.戴维以盐酸中不含氧的实验事实证明拉瓦锡的看法是错误的,戴维认为:“判断一种物质是不是酸,要看它是否含有氢。”这个概念带有片面性,因为很多有机化合物和氨都含有氢,但并不是酸。德国J.von李比希弥补了戴维的不足,为酸和碱下了更科学的定义:“所有的酸都是氢的化合物,但其中的氢必须是能够很容易地被金属所置换的。碱则是能够中和酸并产生盐的物质。”但他不能解释为什么有的酸强,有的酸弱。这一问题为瑞典S.A.阿伦尼乌斯解决。 阿伦尼乌斯酸碱理论[1]在阿伦尼乌斯电离理论的基础上提出的酸碱理论是:“酸、碱是一种电解质,它们在水溶液中会离解,能离解出氢离子的物质是酸;能离解出氢氧根离子的物质是碱。”由于水溶液中的氢离子和氢氧根离子的浓度是可以测量的,所以这一理论第一次从定量的角度来描写酸碱的性质和它们在化学反应中的行为,指出各种酸碱的电离度可以大不相同,有的达到90%以上,有的只有1%,于是就有强酸和弱酸;强碱和弱碱之分。强酸和强碱在水溶液中完全电离;弱酸和弱碱则部分电离。阿伦尼乌斯还指出,多元酸和多元碱在水溶液中分步离解,能电离出多个氢离子的酸是多元酸;能电离出多个氢氧根离子的碱是多元碱,它们在电离时都是分几步进行的。这一理论还认为酸碱中和反应乃是酸电离出来的氢离子和碱电离出来的氢氧根离子之间的反应:H++OH- ===H2O 阿伦尼乌斯酸碱理论也遇到一些难题,如:①在没有水存在时,也能发生酸碱反应,例如氯化氢气体和氨气发生反应生成氯化铵,但这些物质都未电离。②将氯化铵溶于液氨中,溶液即具有酸的特性,能与金属发生反应产生氢气,能使指示剂变色,但氯化铵在液氨这种非水溶剂中并未电离出氢离子。③碳酸钠在水溶液中并不电离出氢氧根离子,但它却是一种碱。要解决这些问题,必须使酸碱概念脱离溶剂(包括水和其他非水溶剂)而独立存在。其次酸碱概念不能脱离化学反应而孤立存在,酸和碱是相互依存的,而且都具有相对性。解决这些难题的是丹麦J.N.布仑斯惕和英国T. M.劳里,他们于1923年提出酸碱质子理论。

无机化学酸碱质子理论

酸碱质子理论 酸碱质子理论(布朗斯特-劳里酸碱理论)是丹麦化学家布朗斯特和 英国化学家汤马士·马丁·劳里于1923年各自独立提出的一种酸碱理论12。该理论认为:凡是可以释放质子(氢离子,H+)的分子或 离子为酸(布朗斯特酸),凡是能接受氢离子的分子或离子则为碱(布朗斯特碱)。 当一个分子或离子释放氢离子,同时一定有另一个分子或离子接受氢离子,因此酸和碱会成对出现。酸碱质子理论可以用以下反应式说明:酸+ 碱≒共轭碱+共轭酸 酸在失去一个氢离子后,变成共轭碱;而碱得到一个氢离子后,变成 共轭酸。以上反应可能以正反应或逆反应的方式来进行,不过不论是正反应或逆反应,均维持以下的原则:酸将一个氢离子转移给碱。 在上式中,酸和其对应的共轭碱为一组共轭酸碱对。而碱和其对应的共轭酸也是一组共轭酸碱对。在这里,酸和碱具有同一性,互为存在条件,在一定条件下又朝着与自己相反的方向转化,这是符合唯物辩证法的。 酸碱离子理论是阿累尼乌其斯(Arrhenius)根据他的电离学说提出来的。他认为在水中能电离出氢离子并且不产生其它阳离子的物质叫酸。在水中能电离出氢氧根离子并且不产生其它阴离子的物质叫碱。酸碱中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子结合成水。这个理论取得了很大成功,但它的局限性也早就暴露出来,倒台。例如气态氨与氯化氢反应迅速生成氯化铵,这个酸碱中和反应并未掺杂水的生成;又如氨

的水溶液显碱性,曾被错误地认为是NH3和H2O形成弱电解质 NH4OH分子,然后离解出OH-等。 由于阿累尼乌斯的酸碱离子理论不能解一些非水溶液中进行的酸碱反应等问题,1923年布朗斯特(Bronsted)提出了酸碱质子理论,把酸碱概念加以推广。酸碱质子理论认为凡是能给出质子的物质都是酸,凡是能与质子结合的物质都是碱。即酸是质子的给予体,碱是质子的接受体。这样,一个酸给出质子后余下的部分自然就是碱,因为它本身就是与质子结合的。它们的关系如下: 这种关系叫做酸碱的共轭关系,式中略去了HB和B可能出现的电荷。右边的碱是左边酸的共轭碱,左边的酸是右边碱的共轭酸,两者组成一个共轭酸碱对,它们只差一个质子。 酸和碱可以是分子,也可以是阳离子和阴离子。还可以看出,像(HPO4)2-这样的物质,既表现酸,也表现为碱,所以它是两性物质。同理,H2O,HCO3-等也是两性物质。 共轭酸碱 用KW表示[H3O+][OH-],KW称为水的离子积。这说明在一定温度下,水中的[H3O+]与[OH-]的乘积为一常数。所以Ka·Kb=KW 24℃时KW值为1.0×10-14.这个关系说明,只知道了酸的离解常数Ka,就可以计算出它的共轭碱的Kb,反之亦然。Ka和Kb是成反比的,而Ka和Kb正是反映酸和碱的强度,所以,在共轭酸碱对中,酸的强度愈大,其共轭碱的强度愈小;碱的强度愈大,其共轭酸的强度愈小。

化学专业英语之路易斯酸碱理论

化学专业英语之路易斯酸碱理论 BRONSTED'S AND LEWIS' ACID-BASE CONCEPTS Bronsted —Lowry Concept (1923), According to this concept, an acid is a substance that releases protons (a proton donor)and a base is a substance that combines with protons (a proton acceptor). Neutralization reactions involve the transfer of protons. Salts are merely aggregates of ions that are produced in some but not all neutralization reactions. Upon loss of a proton, an acid forms a base, since by the reverse reaction the substance formed can gain a proton. In the same way a base forms an acid upon gaining a proton. These relationships can be represented by equations, and the sum is an equation for a neutralization reaction. We see, then, that a neutralization reaction is a competition for protons between two bases. The acid and base represented in Equation 1 (and Equation 2)are a conjugate pair; that is an acid forms its conjugate base upon loss of a proton and a base forms its conjugate acid when it gains proton. Substances with the same subscript in Equation 3 are conjugate pairs. This concept can be illustrated by some examples.

酸碱认识的发展历程

《大学化学先修课》课程小论文 第九章小论文 题目:酸碱认识的发展历程 xxxxxxxx xxxxx 摘要: 刚开始人们是根据物质的物理性质来分辨酸碱的。17世纪后期,英国化学家波义耳 第一次为酸、碱下了明确的定义。1887年,阿伦尼乌斯总结大量事实,提出了关于酸碱的本质观点——酸碱电离理论(Arrhenius酸碱理论)。富兰克林(Franklin)于1905年提出酸碱溶剂理论。布朗斯特(J.N.Bronsted)和劳里(Lowry)于1923年提出了酸碱质子理论。1923年美国化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯提出了酸碱电子理论(Lewis酸碱理论)。在前人工作的基础上,拉尔夫·皮尔逊于1963年提出软硬酸碱理论(HSAB)。 关键词:酸碱酸碱电离理论酸碱溶剂理论酸碱质子理论酸碱电子理论软硬酸碱理论 正文: 刚开始人们是根据物质的物理性质来分辨酸碱的。有酸味的物质就归为酸一类;而接触有滑腻感的物质,有苦涩味的物质就归为碱一类;类似于食盐一类的物质就归为盐一类。[1] 17世纪后期,英国化学家波义耳(R.Boyle,1627—1691)根据实验中所得到的酸、碱的性质,第一次为酸、碱下了明确的定义:凡是有酸味,水溶液能溶解某些金属,与碱接触会失去原有的特性,能使蓝色石蕊试纸变红的物质,叫作酸;凡水溶液有苦涩味、滑腻感,与酸接触后失去原有的特性,能使红色石蕊试纸变蓝的物质,叫作碱。[2] 后来人们又试图从酸碱的元素组成上来加以区分,法国化学家拉瓦锡认为,氧元素是酸不可缺少的元素。然而英国的戴维以盐酸并不含氧的实验事实证明拉瓦锡的理论是错误的。戴维认为氢才是酸的不可或缺的元素,要判断一个物质是不是酸,要看他是否含有氢原子。然而很多盐跟有机物都含有氢原子,显然这个理论过于片面了。德国化学家李比西接着戴维的棒又给出了更科学的解释:所有的算都是含氢化合物,其中的氢原子必须很容易的被金属置换出来,能跟酸反应生成盐的物质则是碱。但是他又无法解释酸的强弱的问题。[3]第一位较为科学的提出酸碱概念的是瑞典科学家阿伦尼乌斯(Arrhenius)。1887年,阿伦尼乌斯总结大量事实,提出了关于酸碱的本质观点——酸碱电离理论(Arrhenius酸碱理论)。在酸碱电离理论中,酸碱的定义是:凡在水溶液中电离出的阳离子全部都是H+的物质叫酸;电离出的阴离子全部都是OH-的物质叫碱,酸碱反应的本质是H+与OH-结合生成水的反应。(这里的氢离子在水中的呈现形态是水合氢离子(H3O+) ,但为书写方便,在不引起混淆的情况下可简写为H+)。阿伦尼乌斯还指出,多元酸和多元碱在水溶液中分步离解,能电离出多个氢离子的酸是多元酸,能电离出多个氢氧根离子的碱是多元碱,它们在电离时都是分几步进行的。由于水溶液中H+和OH-的浓度是可以测量的,所以这一理论第一次从定量的角度来描写酸碱的性质和它们在化学反应中的行为,酸碱电离理论适用于pH计算、电离度计算、缓冲溶液计算、溶解度计算等,而且计算的精确度相对较高,所以至今仍然是一个非常实用的理论。[4]但此理论仅适用于水溶液的体系中,对于非水溶液等其他体系中的酸和碱却

高中化学竞赛,强基计划,大学化学自招,分子结构、杂化类型,路易斯酸碱等,2009-2019全国化学竞赛初赛题

高中化学奥林匹克竞赛辅导 分子结构-2009-2019年全国初赛真题 2019第7题 1960年代,稀有气体化合物的合成是化学的重要突破之一。Barlett从O2+[PtF6]-的生成得到启发,推测可以形成Xe+[PtF6]-。于是尝试通过Xe和PtF6反应合成相应的稀有气体化合物,这一工作具有深远的意义。 7-1.后续研究发现,Barlett当时得到的并非Xe+[PtF6]-,而可能是XeF+Pt2F11-。 7-1-1.写出XeF+Pt2F11-中Xe的氧化态。 7-1-2.在Pt2F11-结构中,沿轴向有四次轴,画出Pt2F11-的结构。 7-2.后来,大量含Xe-F和Xe-O键的化合物被合成出来,如XeOF2。根据价层电子对互斥理论(VSEPR),写出XeOF2的几何构型及中心原子所用的杂化轨道类型。 7-3.1974年合成了第一例含Xe-N键的化合物:XeF2和HN(SO2F)2在0℃的二氯二氟甲烷溶剂中按1:1的计量关系反应,放出HF,得到白色固体A。A受热到70℃分解,A中的Xe一半以Xe 气放出,其他两种产物与Xe具有相同的计量系数且其中一种是常见的氙的氟化物。写出A的化学式及其分解的反应方程式。 7-4.1989年,随着超高压下Xe单质固体由立方密堆积变为六方密堆积结构并显示出金属性,Xe 的惰性帽子被彻底摘掉。理论预测,高压下Xe可以参与形成更复杂的化合物,如Cs℃Xe℃Au3。若Cs℃Xe℃Au3采用钙钛矿类型的结构,分别写出Cs℃和Xe℃最近邻的金的原子数。 解:

2018第2题 2-1.195K,三氧化二磷在二氯甲烷中与臭氧反应生成P4O18,画出P4O18分子的结构示意图。 2-2.CH2SF4是一种极性溶剂,其分子几何构型符合价层电子对互斥理论(VSEPR)模型。画出CH2SF4的分子结构示意图(体现合理的成键及角度关系)。 2-3.2018年足球世界比赛用球使用了生物基元三元乙丙橡胶(EPDM)产品Keltan Eco。EPDM属三元共聚物,由乙烯、丙烯及第三单体经溶液共聚而成。 2-3-1.EPDM具有优良的耐紫外光、耐臭氧、耐腐蚀等性能。写出下列分子中不可用于制备EPDM 的第三单体(可能多选,答案中含错误选项不得分) 2-3-2.合成高分子主要材料分为塑料、纤维和橡胶三大类,下列高分子中与EPDM同为橡胶的是:F.聚乙烯G.聚丙烯氰H.反式聚异戊二烯I.聚异丁烯 解: 2-1. P2O3的真实结构为P4O6 (本题实际是在P4O6的结构中的每个P连一个-O-O-O-) 2-2.

硬软酸碱理论(HSAB理论)

硬软酸碱理论(HSAB理论) 对于质子酸碱,我们可用pK来描述酸碱的强度,用pH或HO来表示溶液的酸度。但是对于不涉及质子转移的路易斯酸碱,我们只能通过比较它们形成的配合物的热力学稳定性来估计它们的强度。 根据路易斯酸碱电子论的定义,认为在反应中能给出电子对的物质是碱,能接受电子对的物质是酸。在配合物中,中心离子是电子对的接受体,是路易斯酸;配位体是电子对给予体,是路易斯碱。1963年皮尔逊(Peauson)提出了软硬酸碱(Soft and Hard acids and bases,简称SHAB)概念,即根据酸、碱对外层电子控制的程度,应用了“软”和“硬”两字进行分类,把接受孤对电子能力强、对外层电子吸引得紧、没有易极化的电子轨道、电荷半径比较大的金属离子叫“硬酸”;把接受电子能力弱、对外层电子抓得松、易极化、电荷半径比较小的叫“软酸”,介乎二者之间的金属离子叫“交界酸”。按同样道理也把配体分为软、硬和交界三类。给出电子对的原子电负性大、对外层电子吸引力强、不易失去电子、变形性小的叫做“硬碱”;给出电子对的原子电负性小、对外层电子吸引力弱、易给出电子、变形性大的叫做“软碱”;介乎二者之间的为“交界碱”。 硬酸和硬碱之所以称为“硬”是形象化地表明它们的不易变形;软酸和软碱之所以称为“软”是表明它们较易变形. 由于路易斯酸碱多种多样,分类比较粗糙,反应也较复杂,还没有大家公认的定量理论,目前只有一个软硬酸碱规则,其内容是:硬酸倾向于与硬碱相结合,而软酸倾向于与软碱结合。用通俗的话来说,是“硬亲硬,软亲软,软硬交界就不管”。所谓软硬交界就不管的意思是指中间酸(交界酸)与软、硬碱也能结合,中间碱与软、硬酸也能结合,但稳定性较前者差。显然这一规则既不定量,而且有不少例外,但它仍是一个很有用的简单规则,能用它说明大量的事实,并能作一定的预测。例如能对化合物相对稳定性给予较好的解释,如HF 和HCl很稳定,但HI不稳定。从表7-11可知H是硬酸,F、Cl是硬碱,而I是软碱,前者硬-硬结合稳定,而后者硬-软结合不稳定。又如F为何可以从[Fe(SCN)]中将SCN取代出来,因为Fe是硬酸,SCN是软碱,取代前是硬-软结合不太稳定,取代后是硬-硬结合更稳定。 1.硬酸与软酸 硬酸金属离子包括IA, ⅡA,ⅢA,ⅢB, Ln3+ ,An3+ [lanthanide (Ln3+)and actinide (An3+)cations] 以及处于高氧化态的d区过渡金属离子,如Ti4+,Cr3+,Fe3+,Co3+等。硬酸离子的特点是:电荷量高、半径小,也即离子势Zeff /r高,不易被极化。它们跟不同类型配位原子形成的配合物的稳定性变化规律是: R3N>>R3P>>R3As>>R3Sb R2O>>R2S>R2Se>R2Te F->Cl->Br->I- 软酸金属离子包括较低氧化态的过渡金属离子如Cu+、Ag+、Cd2+和重过渡金属离子如Pd2+、Pt2+、Hg2+ 、Hg22+等。这些软酸离子的特点是:半径大、氧化态低,Zeff/r值小,易被极化变形。它们跟不同类型配位原子形成的配合物的稳定性变化顺序是: R3N<<R3P<R3As<R3Sb R2O<<R2S<R2Se<R2Te F-<Cl-<Br-<I- 介于上述两类酸之间的物种称为交界酸,如Fe2+、Co2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+等。 2.硬碱和软碱 跟硬酸能形成稳定配合物的碱称为硬碱;跟软酸能形成稳定配合物的碱称为软碱。介于硬碱与软碱之间的配位体称为交界碱。硬碱配位原子的特点是:电负性高,把持价电子能力强,

路易斯酸碱理论

路易斯酸碱理论 1923年美国化学家路易斯提出了一个更为广泛的酸碱定义,即电子理论或路易斯理论。凡能提供电子对的物种叫作碱;凡能从碱接受电子对的物种称作酸。因此,路易斯酸也叫电子对接受体,路易斯碱也叫电子对给予体。酸碱通过电子对接受关系形成配位共价键,生成酸碱加合物。 所有的缺电子物种都可以表现为路易斯酸,所有的富电子物种都可以表现为路易斯碱。 路易斯酸主要包括有如下几种: (1)金属阳离子这类路易斯酸包括许多金属离子。这些金属离子均含有可用于成键的未被占据的价电子轨道。 (2)含有价壳层未充满的原子的化合物这主要是指像三卤化硼BX3一类化合物。BX3 中,硼原子的价壳层中只有3对成键电子。因为它的价壳层可以容纳4对电子,因此硼原子是缺电子原子,所有表现为路易斯酸。 (3)具有极性双键的分子最常见的例子为含有羰基的分子。由于氧原子的电负性远高于碳,双键中的电子密度便从碳原子移向氧原子,双键的这种极化作用,造成碳原子缺电子,它就易跟电子给予体(路易斯碱)反应。 (4)含有价壳层可扩展的原子的化合物有些p区元素的原子,当它们跟路易斯碱作用时,还可利用外层的空d轨道接受路易斯碱的孤对电子。 可用作路易斯碱的物种有如下几种: ①阴离子常见的阴离子路易斯碱有F-、Cl-、Br-、OH-、CN-等。实际上只要路易斯酸具有足够的强度,任何阴离子都可以是路易斯碱。 ②具有孤对电子的中性分子最常见的例子有氨、胺和水等。此外像一氧化碳、CH3OH、CH3COCH3等也可用作路易斯碱。 ③含有碳-碳双键的分子碳-碳双键处具有较高的电子密度。反应中可以提供л电子给金属离子,以形成配位共价键。最熟悉的例子就是蔡斯盐K[Pt(C2H4)Cl3]。 路易斯碱显然包括了布朗斯特碱,布朗斯特碱能接受质子,正是因为它具有一对或两对未共享电子。但是路易斯酸却并不总与布朗斯特酸一致。例如HNO3、HCl和H2CO3等无疑都是质子给予体,即都是布朗斯特酸,但它们并不是缺电子的,所以不是路易斯酸,而且从路易斯理论看来,HCl和H2CO3却是路易斯酸碱加合物。此外,在判断酸碱相对强度时,布朗斯特理论与路易斯理论甚至会得出相反的结论。例如,Zn2+是一路易斯酸,即容易跟OH-也容易跟CN- 反应(它们都是很好的电子对给予体)。但是,当反应中同时存在OH-和CN-时,Zn2+却更容易与CN-结合,这也就是说,CN- 是比OH- 更强的路易斯碱。然而从接受质子的能力讲,也即从布朗斯特理论观点讲,OH- 的碱性要比CN- 强。因此碱的相对强度顺序因与之反应的路易斯酸而易。

第五章 酸碱平衡

第五章酸碱平衡 一.选择题 1.按酸碱质子理论考虑,在水溶液中既可作酸亦可作碱的物质是 ( ) (A) Cl-(B) NH 4+ (C) HCO 3 -(D) H 3 O+ 2.根据酸碱质子理论,下列各离子中,既可做酸,又可做碱的是 ( ) (A) H 3O+ (B) CO 3 2-(C) NH 4 + (D) [Fe(H 2 O) 4 (OH) 2 ]+ 3.下列各离子中,既可作酸又可作碱的是 ( ) (A) H 3O+ (B) CO 3 2- (C) NH 4 + (D) [Fe(H 2 O) 4 (OH) 2 ]+ 4.在反应 BF 3 + NH 3 → F 3 BNH 3 中,BF 3 为 ( ) (A) Arrhenius碱 (B) Bronsted酸 (C) Lewis碱 (D) Lewis酸 5. NH 4 +的共轭碱是 ( ) (A) OH-(B) NH 3 (C) NH 2 -(D) NH2- 6.不是共轭酸碱对的一组物质是 ( ) (A) NH 3,NH 2 -(B) NaOH,Na+(C) OH-,O2-(D) H 3 O+,H 2 O 7. H 2PO 4 -的共轭碱是 ( ) (A) H 3PO 4 (B) HPO 4 2-(C) H 2 PO 3 -(D) PO 4 3- 8.根据酸碱质子理论,HNO 3 + H 2 SO 4 H 2 NO 3 ++ HSO 4 -正反应中的酸是 ( ) (A) HSO 4-(B) HNO 3 (C) H 2 SO 4 (D) H 2 NO 3 + 9.化学反应Ag(NH 3) 2 ++Br-AgBr↓+2NH 3 按照路易斯酸碱理论,它应属于 ( ) (A) 碱取代反应 (B) 置换反应 (C) 酸取代反应 (D) 沉淀反应 10.根据软硬酸碱概念,下列物质属软酸的是 ( ) (A) H+ (B) Ag+ (C) NH 3 (D) AsH 3 11.根据酸碱的溶剂理论,在液态 SO 2 体系中的碱是 ( )

共轭酸碱对

一、酸碱概念 酸碱离子理论是阿累尼乌其斯(Arrhenius)根据他的电离学说提出来的。他认为在水中能电离出氢离子并且不产生其它阳离子的物质叫酸。在水中能电离出氢氧根离子并且不产生其它阴离子的物质叫碱。酸碱中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子结合成水。这个理论取得了很大成功,但它的局限性也早就暴露出来。倒台,气态氨与氯脂氢反应迅速生成氯化铵,这个酸碱中和反应并墙角水的生成;又如氨的水溶液显碱性,曾错误地认为NH3和H2O形成弱电解质NH4OH分子,然后离解出OH-+等。 由于阿累尼乌斯的酸碱离子理论不能解一些非水溶液中进行地酸碱反应等问题,1923年布朗特(Bron sted)提出了酸碱质子理论,把酸碱概念加以推广。酸碱质子理论认为凡是能给出质子的物质都是酸,凡是能与质子结合的物质都是碱。即酸是质子的给予体,碱是质子的接受体。这样,一个酸给出质子后余下的部分自然就是碱,因为它本身就是与质子结合的。它们的关系如下: 这种关系叫做酸碱的共轭关系,式中略去了HB和B可能出现的电荷。右边的碱是左边酸的共轭碱,左边的酸是右边碱的共轭酸,两者组成一个共轭酸碱对,它们只直差一个质子。 例如, 从以上例子可以看出,酸和碱可以是分子,也可以是阳离子和阴离子。还可以看出,像HPO2-4这样的 物质,既表现酸,也表现为碱,所以它是两性物质。同理,H2O,HCO-3等也是两性物质。 二、共轭酸碱的强弱 共轭酸碱对的离解常数Ka和Kb之间有确定的关系。以HOAc为例推导如下:

由于溶剂水的浓度不常数,所以它不出现在平衡常数式中。 用KW表示[H3O+][OH-],KW称为水的离子积。这说明在一定温度下,水中的[H3O+]与[OH-]的乘积为一常数。所以Ka·Kb=KW (2-7) 24℃时KW值为1.0×10-14.这个关系说明,只知道了酸的离解常数Ka,就可以计算出它的共轭碱的Kb,反之亦然。Ka和Kb是成反比的,而Ka和Kb正是反映酸和碱的强度,所以,在共轭酸碱对中,酸的强度愈大,其共轭碱的强度愈小;碱的强度愈大,其共轭酸的强度愈小。表2-6列出了一些共轭厔碱对的强度次序。 表2-6共轭酸碱的强度次序

第6章 酸碱质子理论与缓冲溶液

6.1 水的离解与溶液的pH 57 第6章 酸碱质子理论与缓冲溶液 最初,人们对酸碱的认识只单纯地限于从物质所表现出来的性质上来区分酸和碱。随着生产和科学技术的进步,人们的认识不断深化,提出了多种酸碱理论。其中比较重要的有离解理论,溶剂理论,质子理论,电子理论以及软硬酸碱概念等。中学化学关于酸碱概念的讨论都是基于离解理论,本章主要介绍水的离解与溶液的pH ,酸碱的质子理论及其基于在此理论上提出的缓冲溶液概念。 6.1 水的离解与溶液的pH 6.1.1 水的离解平衡 水的离解非常之小,通常认为是不离解的。但是采用精确的实验方法可以测出,在25℃时,1L 水中有10-7 mol 分子发生离解,离解反应如下: H 2O H + + OH - 起始浓度/mol ·L -1 1000/18 0 0 平衡浓度/mol ·L -1 55.55-10-7 10-7 10-7 ) ()()(})({})(}{)({2///2O H c OH c H c c O H c c OH c c H c K -+-+== c / (H + )·c / (OH - )=55.55K =10-7×10-7 令55.55×K =K w ,则水的离子积常数K w =10-14。 K w =c / (H + )·c / (OH - )适用任何溶液,K w 的值随温度升高而显著增大。 需指出,上述式子中的c / (A)为系统中物种A 的浓度c(A)与标准浓度c 的比值,即 c / (A)=c(A)/c 。由于c =1mol ·L -1,故c 和c / 数值完全相同,只是量纲不同,c 量纲为 mol ·L -1,c / 量纲为1,或者说c / 只是个数值。以后关于其它平衡常数的表示将经常使用 这类表示方法。请注意c 与c / 的异同。 6.1.2 溶液的酸碱性和pH 由上所述,可以把水溶液的酸碱性和H +、OH -- 浓度的关系归纳如下:在酸性溶液中, c / (H + )>10-7>c / (OH - );在中性溶液中,c / (H + )=10-7=c / (OH - );在碱性溶液中,c / (H + )<10-7 <c / (OH - )。由此可见,溶液的酸碱性由c(H +)和c(OH - )的相对大小决定。 为了方便起见,1909年索伦森(Sorensen S P L )提出用pH 表示溶液的酸碱性。所谓pH ,是溶液中c / (H + )的负对数: pH =- lgc / (H + )

重庆理工大学化学综合2014年考研初试真题

重庆理工大学硕士研究生试题专用纸 重庆理工大学 2014年攻读硕士学位研究生入学考试试题 学院名称:药学与生物工程学院学科、专业名称:生物医学工程考试科目(代码):化学综合(813)A卷(试题共4页)注意:1.所有试题的答案均写在专用的答题纸上,写在试题纸上一律无效。 2.试题附在考卷内交回。 (一)有机化学部分 一.填空题(每题3分,共15分) 1.路易斯酸碱理论的实质是_____________________________________________ ________ 。 2. 构象异构是指_________________________________________________________ _____ 。 3. 由于____________________________,使醇表现酸性。 4.油脂的主要成份是___________________________________________________ _______。 5.天然存在的核酸有___________________和___________________两大类。 二、选择题(共30分) 1、单选题(每题3分,共15分) (1)糖原和支链淀粉的不同点仅在于() A 组成单糖的单位 B 分支的多少 C 与碘反应的颜色 D 苷键的形成 (2)人体中不能合成的脂肪酸是() A 亚油酸 B 月桂酸 C 软脂酸 D 硬脂酸 (3)维持蛋白质α-螺旋结构的主要化学键是() A 肽键 B 二硫键 C 酯键 D 氢键 (4)下列化合物在低温下与亚硝酸反应生成重氮盐的是哪一个() A B C D 第1页

Lewis酸碱理论

Lewis酸碱理论 理论发展 布朗斯特酸碱理论概念的核心系于分子或离子间的质子转移,显然无法对不涉及质子转移,但却具有酸碱特征的反应做解释.这一不足在布朗斯特概念提出的同年由美国化学家路易斯提出的 酸碱电子理论(the electronic theory of acid and alkali),也称广义酸碱理论、路易斯(lewis)酸碱理论,是1923年美国物理化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯(Lewis G N)提出的一种酸碱理论,它认为:凡是可以接受外来电子对的分子、基团或离子为酸;凡可以提供电子对的分子、离子或原子团为碱。这种理论包含的酸碱范围很广,但是,它对确定酸碱的相对强弱来说,没有统一的标度,对酸碱的反应方向难以判断。后来,皮尔逊提出的软硬酸碱理论弥补了这种理论的缺陷。 电子酸碱 该理论认为:凡是能够接受外来电子对的分子、离子或原子团称为路易斯酸(Lewis acid),即电子对接受体,简称受体;凡是能够给出电子对的分子、离子或原子团称为路易斯碱(Lewis base),即电子对给予体,简称给体。 或者说: 路易斯酸(Lewis acid)是指能作为电子对接受体(Electron pair acceptor)的原子,分子,离子或原子团; 路易斯碱(Lewis base)则指能作为电子对给予体(Electron pair donor)的原子,分子,离子或原子团; 酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成配位共价键的反应. 路易斯酸的分类 1、配位化合物中的金属阳离子,例如[Fe(H2O)6]3+和[Cu(NH3)4]2+中的Fe3+离子和Cu2+离子. 2、有些分子和离子的中心原子尽管满足了8电子结构,仍可扩大其配位层以接纳更多的电子对.如 SiF4 是个路易斯酸,可结合2个F–的电子对形成 [SiF6]2–. 3、另一些分子和离子的中心原子也满足8电子结构,但可通过价层电子重排接纳更多的电子对.再如CO2能接受OH–离子中O 原子上的孤对电子 4、某些闭合壳层分子可通过其反键分子轨道容纳外来电子对.碘的丙酮溶液呈现特有的棕色,是因为I2分子反键轨道接纳丙酮中氧原子的孤对电子形成配合物(CH3)2COI2.再如四氰基乙烯(TCNE)的π*轨道能接受一对孤对电子。 常见的Lewis酸: ⒈正离子、金属离子:钠离子、烷基正离子、硝基正离子 ⒉受电子分子(缺电子化合物):三氟化硼、三氯化铝、三氧化硫、二氯卡宾 ⒊分子中的极性基团:羰基、氰基

路易斯酸碱理论

路易斯酸碱理论 酸碱电子理论(the electronic theory of acid and alkali),也称广义酸碱理论、路易斯(lewis)酸碱理论,是1923年美国物理化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯(Lewis G N)提出的一种酸碱理论,它认为:凡是可以接受外来电子对的分子、基团或离子为酸;凡可以提供电子对的分子、基团或离子为碱。这种理论包含的酸碱范围很广,但是,它对确定酸碱的相对强弱来说,没有统一的标度,对酸碱的反应方向难以判断。后来,皮尔逊提出的软硬酸碱理论弥补了这种理论的缺陷。 电子酸碱的定义 该理论认为: 凡是能够接受外来电子对的分子、离子或原子团称为路易斯酸(Lewis acid),即电子对接受体,简称受体; 凡是能够给出电子对的分子、离子或原子团称为路易斯碱(Lewis base),即电子对给予体,简称给体。 或者说: 路易斯酸(Lewis acid)是指能作为电子对接受体(Electron pair acceptor)的原子,分子,离子或原子团; 路易斯碱(Lewis base)则指能作为电子对给予体(Electron pair donor)的原子,分子,离子或原子团; 酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成配位共价键的反应. 路易斯酸的分类 1、配位化合物中的金属阳离子,例如[Fe(H2O)6]3+和[Cu(NH3)4]2+中的Fe3+离子和Cu2+离子. 2、有些分子和离子的中心原子尽管满足了8电子结构,仍可扩大其配位层以接纳更多的电子对.如SiF4 是个路易斯酸,可结合2个F–的电子对形成[SiF6]2–. 3、另一些分子和离子的中心原子也满足8电子结构,但可通过价层电子重排接纳更多的电子对.再如CO2能接受OH–离子中O 原子上的孤对电子 4、某些闭合壳层分子可通过其反键分子轨道容纳外来电子对.碘的丙酮溶液呈现特有的棕色,是因为I2分子反键轨道接纳丙酮中氧原子的孤对电子形成配合物 (CH3)2COI2.再如四氰基乙烯(TCNE)的π*轨道能接受一对孤对电子。 常见的Lewis酸: 1.正离子、金属离子:钠离子、烷基正离子、硝基正离子 2.受电子分子(缺电子化合物):三氟化硼、三氯化铝、三氧化硫、二氯卡宾 3.分子中的极性基团:羰基、氰基 在有机化学中Lewis酸是亲电试剂 路易斯碱的分类

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