无机化学第五章 酸碱平衡
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酸碱平衡酸碱是⽆机化学重要的组成部分,在有机化学中仍然是学习的⼀个重点。
酸和碱在初中,⾼中,⼤学,甚⾄到了研究⽣都会逐步的学习,因此,可以说任何时候学习到的化学理论,⼏乎都是不完善的,在此,我介绍⼤家学习⼀下这个由⼀位外国教师编写的⼀课酸碱理论。
其知识的深度以及⼴度我认为都是⾮常好的。
虽然难度很⼤,不过仍然有很多是⾼中学⽣可以看的懂的。
在这⾥,我要提醒各位,不⼀定要全看懂,但是希望你阅览以后有收获,谢谢。
1.⾃然⽔中存在的酸和碱的例⼦最重要的碱:HCO3-其他碱:硼酸根,磷酸根,氨,砷酸根,硫酸根,碳酸根,等等最终要的酸: CO2(aq)或者H2CO3其他酸:硅酸,铵根,硼酸,硫酸,⼄酸(醋酸),⼄⼆酸(草酸)。
⼤多数的酸碱反应在⽔溶液中是⾮常快速的(⼏乎是瞬时的);达到热⼒学平衡并且根据热⼒学原理可以计算出正确的收率.酸-碱反应牵涉到质⼦,可是⼀个裸露的质⼦(氢原⼦)是不会在⽔溶剂中存在的,它是被⽔合,⽐如:成为⽔合氢离⼦或者更有可能⽣成H9O4+2.Bronsted 定义酸:⼀种物质可以释放出⼀个质⼦给任何其他的物质。
碱:⼀种物质可以从任何其他的物质那⾥接受⼀个质⼦。
3.酸和碱总是成对的进⾏反应H2CO3 + H2O = H3O+ + HCO3-NH4+ + H2O = H3O+ + NH3CH3COOH + H2O = H3O+ + CH3COO-H2O + H2O = H3O+ + OH-4.⼀些定义两性物——⼀种物质既可以作为酸也可以作为碱,⽐如:⽔,碳酸氢根离⼦。
多元酸或碱-⼀种酸或者碱可以分别释放或者接受多余⼀个质⼦,⽐如:H3PO4, H2CO3,H4EDTA (EDTA酸)5.简单的⾦属离⼦也是酸所有的⾦属离⼦在⽔溶液中都被⽔合。
被⽔合吸附的⽔分⼦可以丢失⼀个质⼦,因此⾦属离⼦是⼀种酸。
⽽⾦属离⼦的电荷决定了酸的强弱。
Zn(H2O)62+ + H2O = H3O+ + Zn(H2O)5(OH)+Cu(H2O)42+ + 3H2O = 3H3O+ + Cu(H2O)(OH)3-6.★共扼酸碱对HCl, Cl-H2CO3, HCO3-HSO4-, SO42-CH3COOH, CH3COO-Zn(H2O)62+, Zn(H2O)5(OH)+7.路易斯定义酸:任何可以接受电⼦对的物质。
教案•酸碱平衡基本概念与原理•弱电解质电离平衡•缓冲溶液原理及应用•沉淀溶解平衡与溶解度计算目•酸碱滴定法原理与实践操作•酸碱平衡在日常生活和工业生产中应用录酸碱平衡基本概念与原理酸碱酸碱的强弱030201酸碱定义及性质酸碱反应类型中和反应酸和碱互相交换成分,生成盐和水的反应,也称为酸碱中和。
酸碱与金属的反应酸能与金属活动性顺序中排在氢前面的金属发生置换反应,生成盐和氢气;碱能与某些金属(如铝、锌等)反应生成偏铝酸盐和氢气。
酸碱与金属氧化物的反应酸能与金属氧化物反应生成盐和水;碱能与某些金属氧化物反应生成盐和水。
酸碱平衡原理酸碱平衡酸碱指示剂酸碱平衡的移动溶液pH值计算pH值定义01pH值计算方法02酸碱混合溶液pH值计算03弱电解质电离平衡弱电解质定义及分类弱电解质定义弱电解质分类电离平衡常数表达式电离平衡常数定义电离平衡常数表达式影响电离平衡因素浓度温度浓度改变会影响弱电解质的电离程度,但电离平衡常数只与温度有关。
同离子效应多元弱酸、弱碱电离平衡多元弱酸电离平衡多元弱碱电离平衡缓冲溶液原理及应用缓冲溶液组成及作用机制组成作用机制当向缓冲溶液中加入少量酸或碱时,弱酸或弱碱的解离平衡发生移动,从而减弱了溶液pH值的变化,保持溶液的酸碱度相对稳定。
缓冲容量与缓冲范围缓冲容量指缓冲溶液所能抵抗外来酸或碱对溶液pH值影响的能力,与缓冲组分的浓度及解离度有关。
缓冲范围指缓冲溶液能够有效维持pH值稳定的pH值范围,通常与弱酸或弱碱的解离常数有关。
常见缓冲体系及其应用常见缓冲体系应用维持生理pH 值稳定人体内的血液、细胞液等都具有缓冲作用,能够维持生理pH 值的稳定,保障正常生理功能。
要点一要点二药物制剂与储存在药物制剂过程中,缓冲溶液常用于调节药物的酸碱度,提高药物的稳定性和疗效;在药物储存过程中,缓冲溶液也能够减缓药物因酸碱度变化而引起的降解和失效。
生物实验与研究在生物实验中,缓冲溶液常用于细胞培养基、酶反应体系等的配制,为生物实验提供稳定的酸碱环境;在生物医学研究中,缓冲溶液也发挥着重要作用,如用于蛋白质纯化、DNA 提取等实验操作中。
无机化学中四大平衡相互影响的问题探讨无机化学中四大平衡包括酸碱平衡、溶解度平衡、氧化还原平衡和配位平衡。
这些平衡之间存在着相互影响和相互制约的关系,进一步影响了无机化学反应的进行和结果。
酸碱平衡和溶解度平衡相互影响。
酸性和碱性溶液中的离子可以影响化合物的溶解度。
例如,当碳酸钙在酸性溶液中溶解时,碳酸根离子会被质子取代,减少了碳酸根离子的浓度,而随着CO2的溶解,Ca2+离子的溶解度也会发生变化。
此外,酸碱反应也可能导致溶液中某些化合物的反应性的改变,从而影响到它们的溶解度。
溶解度平衡和配位平衡相互影响。
在一些离子盐的溶液中,配位离子可以与离子盐的阳离子或阴离子形成络合物。
这些络合物的形成可以影响化合物的溶解度。
例如,NaCl的溶解度受到Na+和Cl-离子的浓度的影响,而Cu(OH)2的溶解度可以受到NH3等配位基的影响而改变。
此外,在金属离子和配体之间的配位平衡中,化合物的溶解度也可能发生改变。
配位平衡和氧化还原平衡相互影响。
在某些情况下,金属离子可以在与某些配体配位时发生氧化还原反应。
例如,Fe2+在配位过程中可以被氧气氧化为Fe3+,而Cu2+可以被盐酸还原为Cu+。
另外,金属离子的氧化状态也可能影响到它们的配位倾向性。
例如,Fe2+通常更易形成六配位的络合物,而Fe3+通常更易形成四配位的络合物。
氧化还原平衡和酸碱平衡相互影响。
在氧化还原反应中,一些反应会导致水溶液中产生酸或碱。
例如,Fe2+被氧化为Fe3+时,反应会产生H+离子,形成酸性溶液。
另外,氧化还原平衡也可能影响到酸碱反应的进行。
例如,当铁与盐酸反应时,氧化态为+2的铁更易发生反应,而氧化态为+3的铁较难反应。
总之,无机化学中的四大平衡相互影响,产生了许多复杂的现象。
在进行无机化学反应时,需要理解这些影响,以准确地预测和控制反应的进行和结果。