酸碱理论概述ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分,第三章 酸碱反应与酸碱滴定,酸碱质子理论,溶液,pH,计算,本章重点,1,第三章 酸碱反应与酸碱滴定酸碱质子理论本章重点1,1887,年瑞典化学家阿仑尼乌斯(,S.A.Arrhenius,),的,酸 碱电离理论；,1905,年美国科学家弗兰克林(,E.C.Franklin,),提出的,酸碱溶剂理论,；,1923,年丹麦化学家布朗斯特(,J.N.Brnsted,),与英国化学家劳莱(,T.M.Lorry,),提出的,酸碱质子理论,；,1923,年美国化学家路易斯(,G.N.Lewies,),提出的广义酸碱理论，即,酸碱的电子理论,；,20,世纪六十年代,美国化学家佩尔松(,R.G.,Pearson,),提出的,软硬酸碱理论,。,第一节 酸碱理论概述,2,1887年瑞典化学家阿仑尼乌斯(S.A.Arrhenius),一、酸碱电离理论,1887,年瑞典化学家阿仑尼乌斯(,S.A.Arrhenius,),提出酸碱电离理论。,电解质在水溶液中电离生成正、负离子。,酸,在水溶液中凡是能够电离出,H,+,的物质叫做酸；,碱,在水溶液中凡是能够电离出,OH,-,的物质叫做碱,中和反应：,酸碱反应,盐：,酸碱反应的产物,要点：,如：,H,2,SO,4,2H,+,+SO,4,2-,， HNO,3,H,+,+NO,3,-,所以硫酸与硝酸都是酸；,又如： NaOH,Na,+,+OH,-,，Ca(OH),2,Ca,2+,+2OH,-,所以氢氧化钠和氢氧化钙都是碱。,3,一、酸碱电离理论1887年瑞典化学家阿仑尼乌斯(S.A.Ar,局限性：,、只适用于水溶液不适用于非水溶液,、不能解释有的物质（,NH,3,),不含,OH,，,却,具有碱性；有的物质（,AlCl,3,）,不含,H,+,却,具有酸性。,意义：,首次对酸碱赋予了科学的定义,4,局限性：意义：首次对酸碱赋予了科学的定义4,二、酸碱的溶剂理论,1905,年美国科学家弗兰克林(,E.C.Franklin,),提出了酸碱溶剂理论；,酸：,凡是能够电离产生溶剂正离子物质的为酸；,碱:,凡是能够电离产生溶剂负离子的为碱。,酸碱反应:,正离子与负离子结合生成溶剂分子的过,程。,要点：,在水溶液中，酸：凡是能够产生,H,+,的为酸，,HCl,碱：凡是能够产生,OH,-,的为碱。,NaOH,例如：水溶液，水为溶剂，,5,二、酸碱的溶剂理论1905年美国科学家弗兰克林(E.C.Fr,又如：液态氨，,NH,3,为溶剂，氨自身电离为：,2,NH,3, NH,4,+,+ NH,2,-,在液氨中，凡能离解出,NH,4,+,的物质为酸。,NH,4,Cl,凡能离解出,NH,2,-,的物质为碱。,NaNH,2,酸碱反应为:,NH,4,+,+NH,2,-,2,NH,3,。,6,又如：液态氨，NH3为溶剂，氨自身电离为： 6,意义：,酸碱溶剂理论扩展了酸碱电离理论，扩大了酸,碱的范畴，可以在非水溶液中使用。,局限性：只适用于溶剂能离解成正、负离子的系统,不适用于不能离解的溶剂及无溶剂体系,7,意义：酸碱溶剂理论扩展了酸碱电离理论，扩大了酸 局限性：只,三、酸碱质子理论,1923,年丹麦化学家布朗斯特(,J.N.Brnsted,),与英国化学家劳莱(,T.M.Lorry,),提出了酸碱质子理论,1、酸：凡是能够给出质子（,H,+,）,的物质（包括,分子和离子）都是酸；,例：,HAc H,+,+ Ac,-,酸 碱,NH,4,+, H,+,+ NH,3,酸 碱,2、,碱：凡是能够接受质子的物质都为碱。,例：,NH,3,+ H,+, NH,4,+,Ac,-,+ H,+, HAc,碱 酸,（一）、酸碱质子理论,8,三、酸碱质子理论1923年丹麦化学家布朗斯特(J.N.Br,3、两性物质：即能给出质子，又能接受质子的物质,H,2,O + H,+,H,3,O,+,碱,H,2,O,H,+,+ OH,-,酸,9,3、两性物质：即能给出质子，又能接受质子的物质9,4、酸碱的共轭性,彼此只差一个质子，而相互转化的一对酸碱称为,共轭酸碱对,。,NH,3,NH,4,+,HAc Ac,-,共轭酸碱对,10,4、酸碱的共轭性彼此只差一个质子，而相互转化的一对酸碱称为共,结 论,(1)、质子理论的酸碱概念较电离理论的概念具有更广泛的含义，可以是阳离子、阴离子，也可以是中性分子；,(2)、质子理论的酸碱含义具有,相对性,，在某个共轭酸碱对中可能是酸而在另一个共轭酸碱对中可能是碱。如同一,HPO,4,2-,，,在共轭酸碱对,H,2,PO,4,-,HPO,4,2-,体系中为碱，而在,HPO,4,2-,PO,4,3-,体系中则为酸。因此，同一物质在不同环境中常会发生酸碱的改变。,(3)、共轭酸碱对只差,一个质子,。,11,结 论(1)、质子理论的酸碱概念较电离理论的概念具,（二）、酸碱反应,例如：,HAc,在水溶液中的离解,半反应 1,HAc = H,+, Ac,-,+）半反应 2,H,2,O H,+,= H,3,O,+,HAc H,2,O = H,3,O,+, Ac,-,酸,1,碱,2,酸,2,碱,1,H,3,O,+,称为水合质子，通常写成,H,+,。HAc,在水中的离解平衡式可以简化为：,HAc = H,+, Ac,-,12,（二）、酸碱反应例如：HAc在水溶液中的离解H3O+称为水合,同样，碱在水溶液中接受质子，也必须有溶剂水分子参加。如：氨的离解：,半反应1,NH,3, H,+,= NH,4,+,+）,半反应2,H,2,O = H,+, OH,-,NH,3, H,2,O = OH,-, NH,4,+,碱,1,酸,2,碱,2,酸,1,传统称之为“盐的水解”的反应，也是酸碱反应。,如：,NH,4,Cl、NaAc,的水解反应,：,NH,4,+, H,2,O = H,3,O,+, NH,3,Ac,-, H,2,O = OH,-, HAc,13,同样，碱在水溶液中接受质子，也必须有溶剂水分子参加。如：氨的,显然在酸碱质子理论中没有,盐,这一术语，但习惯上还可能要用到“盐”这个词。,酸碱反应的实质：,是酸碱间质子的传递，是两个共轭酸碱对共同作用的结果。,14,显然在酸碱质子理论中没有盐这一术语，但习惯上还可能要用到“盐,（三）、溶剂的质子自递反应,例：作为溶剂的水分子是两性的，既能给出质子起酸的作用，又能接受质子起碱的作用。,在水分子之间，也可以发生质子的传递作用：,H,2,O H,2,O = H,3,O,+, OH,-,这种仅在溶剂分子之间发生的质子传递作用，称为溶剂的,质子自递反应,。反应的平衡常数称为溶剂的,质子自递常数,，也称水的离子积,(25) 时,15,（三）、溶剂的质子自递反应 例：作为溶剂的水分子是两性的，既,（四）酸碱的强度,1、定性：酸碱的强弱取决于物质给出质子或接 受质子的能力的强弱。,如果酸越易给出质子，酸性越强，它的共轭碱接受质子的能力越弱，碱性弱。,2、定量,衡量酸(碱)强弱的尺度,酸(碱)的解离常数,酸在水中给出质子的能力用质子转移平衡常数的大小来表示.,越大，酸越强,16,（四）酸碱的强度1、定性：酸碱的强弱取决于物质给出质子或接,越大，碱越强,碱的接受质子能力则由其加合质子反应平衡常数的大小来衡量.,如：,这三种酸的强弱顺序为：,17,越大，碱越强碱的接受质子能力则由其加合质子反应平衡常数的大小,根据质子酸碱的共轭特点，若一种酸的酸性越强，其共轭碱的碱性则越弱。如：,由三种碱的值的大小可以看出。这三种碱的强弱顺序与其共轭酸的正好相反，其顺序如下：,18,根据质子酸碱的共轭特点，若一种酸的酸性越强，其共轭碱的碱性则,3、,K,a 、,K,b,的关系,共轭酸碱对的解离常数之积等于水和离子积。也就是说若知道了酸的解离常数，就可以知道其共轭碱的解离常数，反之亦然。,解：,NH,4,+,是,NH,3,的共轭酸，所以,19,3、Ka 、Kb的关系共轭酸碱对的解离常数之积等于水和离子积,例：,磷酸,H,3,PO,4,，,酸的强度为,H,3,PO,4,H,2,PO,4,-,HPO,4,2-,。,而其各自对应的共轭碱的解离常数分别为：,碱的强度:,PO,4,3-,HPO,4,2-,H,2,PO,4,-,20,例：磷酸H3PO4，酸的强度为H3PO4H2PO4-HP,例2：计算,HCO,3,-,的,K,b,。(,K,a1,=,4.210,-7,),解：,HCO,3,-,为两性物质，既可作为酸又可作为碱。,HCO,-,3,作为碱时：,HCO,3,-, H,2,O = H,2,CO,3,OH,-,结论：酸越强，其相应的共轭碱就越弱,或碱越强，其相应的共轭酸就越弱,21,例2：计算 HCO3- 的 Kb 。(Ka1= 4.21,意义：,酸碱质子理论扩大了酸碱的概念和应用范围，,不仅把酸碱局限于水溶液或能够发生自身解离的溶剂中，对非水溶液及无溶剂条件下的酸碱反应也能给出很好的解释。,即把水溶液和非水溶液统一起来,。,22,意义：酸碱质子理论扩大了酸碱的概念和应用范围，不仅把酸碱局限,四、酸碱的电子理论,一些高价态金属离子的水溶液显示出较强的酸性，如,AlCl,3,、FeCl,3,和,BCl,3,的水溶液。在电离理论中是以水解的理论来解释这一现象的。但从反应的实质来看，其酸性是因为金属离子夺取了水中的,OH,-,而产生的。应该属于酸碱反应，但这些金属离子中却没有质子，不能被上面所介绍的任何酸碱理论定义为酸。为此，也是,在1923年，美国化学家路易斯(,G.N.Lewis),提出了酸碱的电子理论。,23,四、酸碱的电子理论 一些高价态金属离子的水溶液显示出较强,要点：,酸,凡是能够接受电子对的分子或离子都是酸；,碱,凡是能够给出电子对的分子或离子都为碱。,如：,H,+,为酸，,OH,-,为碱，是因为,：,氨为碱，,因为,NH,3,可以提供电子对。,24,要点：酸凡是能够接受电子对的分子或离子都是酸；如： H+为,局限性：因为酸碱电子理论对酸碱的认识过于广泛，,反而不易表达和掌握酸碱的特征。除了在,有机合成化学中经常用酸碱电子理论来解,释许多反应现象外，在大多数情况下都是,用质子酸碱理论来讨论酸碱的反应与分类。,意义：,酸碱的电子理论极大地扩展了酸碱的范,围，使酸碱不仅局限于含有质子的物质,或离子。,25,局限性：因为酸碱电子理论对酸碱的认识过于广泛，意义：酸碱的电,五、软硬酸碱理论,本世纪六十年代美国化学家佩尔松(,R.G.,Pearson,),提出的软硬酸碱理论。,硬酸：,电荷较多，半径较小，外层电子被原子核束缚,得较紧而不易变形的正离子，如,B,+,，Al,3+,，Fe,3+,等。,交界酸：,介于二者之间。,Fe,2+,Cu,2+,软酸：,电荷较少，半径较大，外层电子被原子核束缚,得较松因而容易变形的正离子，如,Cu,+,，Ag,+,，Cd,2+,等。,26,五、软硬酸碱理论本世纪六十年代美国化学家佩尔松(R.G.Pe,硬碱：,其配位原子是一些电负性大、吸引电,子能力强、半径较小、难失去电子、不,易变形的元素。如,F,-,，OH,-,等；,软硬酸碱规：,硬酸与硬碱 结合，软酸与软碱结合，常,可形成稳定的配合物。,简称：“硬亲硬，软亲软”。,交界碱：,介于二者之间。,Br,、NO,-,软碱：,其配位原子是一些电负性较小、吸引,电子能力弱，半径较大，易失去电子，,容易变形， 如,I,-,，SCN,-,，CN,-,等。,27,硬碱：其配位原子是一些电负性大、吸引电 软硬酸碱规：硬,在以上的酸碱理论中，酸碱电离理论只适用于水溶液；,酸碱质子理论,即适用于水溶液也适用与非水溶液；酸碱溶剂理论有较大的局限性很少应用；酸碱的电子理论主要应用在配位化学与有机化学中；软硬酸碱理论也只局限于配位化合物的形成中。,28,在以上的酸碱理论中，酸碱电离理论只适用于水溶液；酸碱质子理论,活度离子在化学反应中起作用的有效浓度。,用,a,表示。,六、活度与活度系数,a,活度,c,浓度,活度系数,，,电解质溶液的活度与其实际浓度的比值,。,意义：,活度系数衡量活度与浓度的差异。表示了,离子间力对化学作用能力影响的大小，也,是衡量溶液偏离理想溶液的尺度.,29,活度离子在化学反应中起作用的有效浓度。六、活度与活度系数a,讨论：,通常,1。,(1)在较稀的弱电解质或极稀的强电解质溶液中,离子的总浓度很低，离子间力很小，,接近于1，可认为,a,=,c,。,(2)在一般的强电解质溶液中，离子的总浓度很高，离子间力较大，,就小于1，因此活度就小于浓度。在这种情况下，严格地讲，各种平衡常数的计算就不能用离子的浓度，而应用活度 。,(3),中性分子活度系数,近似等于1。,30,讨论：通常1。 (1)在较稀的弱电解质或极稀的强电解质,计算,：,（强电解质稀溶液）,德拜休克尔公式（,DebyeHckel）,：活度系数；,Z,i,：,离子的电荷；,I,：,离子强度；,B,：,常数，25时为0.00328；,31,计算：（强电解质稀溶液）德拜休克尔公式（DebyeHc,离子强度,离子强度越大，说明离子间相互作用越为强烈。,32,离子强度离子强度越大，说明离子间相互作用越为强烈。32,德拜休克尔极限公式（,I,0.01）,近似计算：,当离子强度较小时（即溶液浓度很稀时），不需要考虑离子的大小,扩大的德拜休克尔公式：,33,德拜休克尔极限公式（I0.01） 近似计算： 当离子强度,eg1,计算0.10,mol/L HCl,溶液中,H,+,的活度,a,H,+,。,解：,a,H,+,=,H,+,c,(H,+,) =,H,+,0.10,= 1/2(0.10,molL,-1,1,2,+ 0.10 molL,-1,1,2,),= 0.10 molL,-1,a,H,+,= 0.830.10 molL,-1,= 0.083 molL,-1,H,+,= 0.83,34,eg1计算0.10mol/L HCl 溶液中H+的活度aH+,eg2,计算0.050,molL,-1,AlCl,3,溶液中,Cl,-,和,Al,3+,的活度。,= 1/2(0.050,molL,-1,3,2,+ 0.050 molL,-1,31,2,),= 0.30 molL,-1,解：,35,eg2计算0.050 molL-1AlCl3 溶液中Cl-,结论：,同样离子强度下，高价离子的影响要大得多。,36,结论：同样离子强度下，高价离子的影响要大得多。 36,docin/sanshengshiyuan,doc88/sanshenglu,更多精品资源请访问,37,docin/sanshengshiyuan 更多精品,