第七章电离平衡和酸碱理论.doc

第7章 酸碱和酸碱反应 【本章学习要求1. 了解酸碱概念的变迁； 2. 熟练掌握布朗斯特酸碱理论的意义和要点; 3. 熟练掌握路易斯酸碱理论的意义和要点； 4. 了解软硬酸碱的内容和应用； 5. 了解非水溶剂中酸和碱的有关知识。【本章重点】 酸碱质子理论【本章难点】 酸碱化学(acid base chemistry)是现代化学的重要组成部分，是无机化学中基础知识之一，大部分溶液中的化学反应都与酸碱有关。工业上常说的“三酸两碱”是指硝酸、硫酸、盐酸、烧碱和纯碱。它们的生产规模和生产量常是国际上衡量一个国家无机化工水平的标志之一。因为它们在化学工业、农业和其他许多工业(如冶金、建材等)中都占有非常重要的地位。营养专家说，健康人体内环境的酸碱度（pH）在7.35到7.45之间体液pH，身体就会处于亚健康状态（sub-health state）。 在发展史上, 随着人们化学知识的积累, 酸碱经历了一个由不完善到比较完善的发展过程其中重要的包括：酸碱电离理论酸碱质子理论酸碱电子理论酸碱溶剂理论软硬酸碱理论等，它们逐步创新但各有利弊。本章将介绍几种主要的酸碱理论的概念、反应及其应用，要求对酸碱化学的全貌有个初步了解。 7.1酸碱电离理论 瑞典化学家阿仑尼乌斯（Arrhenius）1887年提出酸碱电离理论（acid ionization theory）。 凡是在水溶液中电离产生的全部阳离子都是H+的物质叫酸；电离产生全部阴离子都是OH-的物质叫碱酸碱的反应实质是H+和OH-结合生成水的反应。 例如： 酸 HCl=H++Cl- 碱 NaOH=Na++OH- 酸碱反应 HCl+NaOH=NaCl+H2O 实质 H++OH=H2O Arrhenius的电离从化学组成上揭示了酸碱的本质，并找到了衡量酸碱强弱的定量标度，提高了人们对酸碱的认识，对化学发展起了很大的作用。由于水是最常用的溶剂，因此酸碱电离理论长期以来一直到现在仍然为人们熟悉和普遍采用。由于它建立了对酸碱强度的定量描述，所以适用于pH的计算、电离度计算、缓冲溶液计算、溶解度计算等。Arrhenius理论在水溶液中是成功的。由于它把酸碱只限于水溶液体系中，。一些不含OH-基团的分子(NH3)或离子(如F-，CN-，CO32-等)在水中所表现出的碱性也无法得到解释。 7.2酸碱溶剂理论简介 许多溶剂的自离解反应和水的相同，都可以形成阳离子和阴离子。： 1905年佛兰克林(英国化学家E. C. Franklin) 等人提出溶剂体系的酸碱定义：凡是溶质溶于溶剂中能增加溶剂阳离子浓度的溶质叫酸溶质溶于溶剂中能增加溶剂阴离子浓度的溶质叫碱。 液态氨NH4Cl为酸，NaNH2碱。又如BrF3离解如下： KF在BrF3中是碱，因为它与溶剂反应，增加了溶剂的阴离子浓度： 酸碱又进一步扩大把能引起溶剂分解的物质也包括进去，吉尔曼（J.Gilman）认为液态光气COCl2 离解如下： 在液态光气中，因为氯化铝与它反应而增加了溶剂阳离子的浓度，所以氯化铝是酸。 二、酸碱溶剂理论的优缺点 1. 优点 溶剂体系酸碱定义扩大了酸和碱的范围（表7-1），发展了电离理论。只适用于能发生自偶解离的溶剂体系，对于烃类、醚类、酯类及苯等不能自偶解离的非极性溶剂和无溶剂体系不适用。这里简介酸碱溶剂体系理论目的并不在于这种理论自身有多么重要，值得学习的是科学工作者如何从复杂的形形色色的事务中抽象出其共性的思维方法。溶剂 阳离子 阴离子 典型的酸 典型的碱 中和反应 H2O H+ OH- HCl NaOH NH3 NH4+ NH2- NH4Cl KNH2 NH4Cl+KNH2=2NH3+KCl SO2 SO2+ SO32- SOCl2 Na2SO3 SO2Cl+Na2SO3=2SO2+2NaCl BrF3 BrF2+ BrF4- SbF5 KF K++BrF4-+BrF2++SbF6-=KSbF6+2BrF3 ?7.3 酸碱质子理论（Bronsted理论） 酸碱的定义 1923年，丹麦化学家布朗斯特(J. N. Brφnsted)和英国化学家劳瑞(T. M. Lowry)各自独立地提出一种酸碱新理论,简称布朗斯特酸碱理论。该理论给出质子的物种（分子或离子）酸是质子的给予体受质子的物种