酸碱质子理论
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酸碱质子理论
一、酸碱质子理论中酸碱的定义
1923年,布朗斯特德和劳瑞各自独立提出酸碱质子理论:
酸:能够给出质子(H+)的物质
碱:能够接受质子(H+)的物质
酸碱反应指质子有给予提向接受体的转移过程。
酸=碱+H+
上式酸碱称为共轭酸碱对。
酸碱质子理论很好的说明了NH3是碱,因为它可以接受质子生成NH4+,同时也解释了非水溶剂中的酸碱反应。
二、共轭酸碱对
质子理论中无盐的概念,电离理论中的盐,在质子理论中都是离子酸或离子碱;
酸碱质子理论中酸碱具有相对概念:酸可以是分子、阳离子、阴离子;碱也可以是分子、阳离子、阴离子。
既能给出质子又能接受质子的物质,称为两性物质,如H2O。
三、酸碱反应的实质
●酸越强,其共轭碱越弱;碱越强,其共轭酸越弱
●反应总是向生成相对较弱的酸和碱的方向进行
●对于某种物种,是酸是碱取决于参与的具体反应
四、酸碱质子理论的优缺点
优点:酸碱概念扩大到所有含有质子的体系,适用于水溶液,非水溶液,气相溶液,无溶剂体系。
缺点:只适用于包含质子转移的反应。
酸碱质子理论概述:
1、酸碱质子理论:凡是能释放出质子的任何含氢原子的分子或离子都是酸;任何能与质子结合的分子或离子都是碱。
简言之酸是质子给予体,碱是质子接受体。
2、质子理论强调酸和碱之间的相互依赖关系。
酸给出质子后生成相应的碱,而碱结合质子后生成相应的酸。
酸与碱之间的这种依赖关系称为共轭关系,相应的一对酸和碱称为共轭酸碱对。
酸给出质子后生成的碱为这种酸的共轭碱,碱得到质子后所生成的酸称为这种碱的共轭酸。
3、酸碱解离反应是质子转移的反应。
在水溶液中酸碱的电离时质子转移反应医|学教|育网搜集整理。
盐类水解反应实际上也是离子酸碱的质子转移反应。
4、既能给出质子又能接受质子的物质称为两性物质。
5、酸碱的强度首先取决于其本身的性质,其次与溶剂的性质等有关。
酸和碱的强度是指酸给出质子和碱接受质子能力的强弱。
给出质子能力强的酸是强酸,接受质子能力强的碱是强碱;反之,就是弱酸和弱碱。
6、溶剂的碱性越强溶质表现出来的酸性就越强,溶剂的酸性越强溶质表现出来的碱性就越强。
酸碱质子理论酸碱质子理论(proton theory of acids and bases)是描述酸碱性质的一种理论,认为酸和碱的性质表现在其产生或接收质子上。
此理论在化学领域有着广泛的应用和意义,本文将对酸碱质子理论进行详细的阐述。
一、酸碱定义在酸碱质子理论中,酸被定义为能够释放出质子,即H+离子或H3O+离子(水合质子),碱被定义为能够接受质子的物质。
这样的定义导致了一些物质的酸碱性质得到了相应的解释。
例如,强酸如盐酸(HCl)和硝酸(HNO3)可以释放出大量的质子,而弱酸如乙酸(CH3COOH)和碳酸(H2CO3)则只能释放出少量的质子;强碱如氢氧化钠(NaOH)和氨水(NH3)可以接收大量的质子,而弱碱如氢氧化铵(NH4OH)则只能接收少量的质子。
二、酸碱反应有了酸碱定义之后,酸碱之间的反应可用离子方程式表示。
例如,盐酸和氢氧化钠的反应可以表示为:HCl + NaOH → NaCl + H2O在离子方程式中,盐酸释放出了一个质子(H+离子),氢氧化钠接收了这个质子并生成了水。
这个反应可以更加准确地表示为:HCl + Na+ + OH- → Na+ + Cl- + H2O也就是说,HCl释放出了一个H+离子,而氢氧化钠中的OH-离子接收了这个H+离子形成水。
同样,乙酸和氨水的反应可以表示为:CH3COOH + NH3 → CH3COO- + NH4+在这个反应中,乙酸释放出了一个H+离子,而氨水中的NH3分子接收了这个H+离子形成了NH4+离子。
三、酸碱强度在酸碱质子理论中,强酸和强碱可以释放出或接收大量的质子,而弱酸和弱碱只能释放出或接收少量的质子。
这种不同的释放或接收质子的能力被称为酸碱强度。
酸碱强度与化学反应的平衡有关,因为在反应达到平衡时,等量的酸和碱会释放或接收相同的质子。
可以用酸/碱的离子化常数(Ka/Kb)来表示酸/碱的强度,离子化常数越大,酸/碱的强度越强。
四、常见酸碱与酸碱指示剂1.常见的强酸包括盐酸、硫酸和硝酸等。
酸碱质子理论凡是能给出质子的分子或离子称为酸(完整版)实用资料(可以直接使用,可编辑完整版实用资料,欢迎下载)酸碱质子理论:凡是能给出质子的分子或离子称为酸,凡是能接受质子的分子或离子称为碱。
如:HCl 为酸,-Cl 为碱。
酸碱质子理论只能局限于包含质子的放出和质子的接受。
各类溶液pH 值的求算:在弱酸(碱)溶液中,若加入含有相同离子的一种强电解质时,常时酸碱平衡移向生成分子的一方,是电离度大大下降。
另外,溶液浓度的变化和盐效应等对酸碱平衡也有一定的影响。
缓冲溶液的组成:由弱酸与共轭碱(或弱碱与共轭酸)构成的体系,具有缓冲溶液的性质。
缓冲原理:由于缓冲体系中存在着弱酸(或弱碱)的离解平衡,且共轭酸碱的浓度都是较大的,因此加入H +或OH -时,只是使平衡放生了移动,当重新建立平衡时,体系中的H +量并无明显变化。
从而保持体系的pH 值相对稳定。
但从这一点也可以看出,缓冲体系的缓冲能力是有限的。
当外加酸(或碱)的量相当大时,会使共轭酸碱对的某一方消耗尽而失却缓冲能力。
缓冲溶液的酸碱度可按以下公式计算:对弱酸和其盐体系:盐酸c c K a =+][H 或盐酸c c K lg p pH -=对弱碱和其盐体系:盐碱c c K b =-][OH 或盐碱c c K b lg p pOH -=溶度积表示式如下:A m B n A n+ + n B m-=sp K n m m n ][B ]A [-+n m m n ][B ]A [-+>sp K 有沉淀析出n m m n ][B ]A [-+=sp K 平衡n m m n ][B ]A [-+<sp K 沉淀溶解负离子的应用近几年,负离子的应用取得了突飞猛进的发展,各种负离子产品层出不穷。
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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;而碱得到失去的一个氢离子后,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。
目录
而在水和氨的反应中,水扮演酸的角色,其反应式如下:H2O + NH3
Al(H2O)63+ + H2O
易士酸,可和六个水分子结合为水合镁离子
B(OH)4− + H3O+
硼酸在反应中为路易士酸,从一个水分子接收电子对,再提供一个氢离子给另一个水分子,因此也是布朗斯特酸。
无机化学酸碱质子理论集团文件发布号:(9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-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。
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。
酸碱质子理论:凡是能给出质子的分子或离子称为酸,凡是能接受质子的分子或离子称为碱。
如:HCl 为酸,-Cl 为碱。
酸碱质子理论只能局限于包含质子的放出和质子的接受。
各类溶液pH 值的求算:
在弱酸(碱)溶液中,若加入含有相同离子的一种强电解质时,常时酸碱平衡移向生成分子的一方,是电离度大大下降。
另外,溶液浓度的变化和盐效应等对酸碱平衡也有一定的影响。
缓冲溶液的组成:由弱酸与共轭碱(或弱碱与共轭酸)构成的体系,具有缓冲溶液的性质。
缓冲原理:由于缓冲体系中存在着弱酸(或弱碱)的离解平衡,且共轭酸碱的浓度都是较大的,因此加入H +或OH -时,只是使平衡放生了移动,当重新建立平衡时,体系中的H +量并无明显变化。
从而保持体系的pH 值相对稳定。
但从这一点也可以看出,缓冲体系的缓冲能力是有限的。
当外加酸(或碱)的量相当大时,会使共轭酸碱对的某一方消耗尽而失却缓冲能力。
缓冲溶液的酸碱度可按以下公式计算:
对弱酸和其盐体系:盐
酸c c K a
=+
][H 或盐
酸c c K lg
p pH -=
对弱碱和其盐体系:盐
碱c c K b
=-
][OH 或盐
碱c c K b lg
p pOH -=
溶度积表示式如下:A m B n A n+ + n B m-
=sp K n
m m n ][B ]A [-+
n m m n ][B ]A [-+>sp K 有沉淀析出 n m m n ][B ]A [-+=sp K 平衡 n m m n ][B ]A [-+<sp K 沉淀溶解。
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。