三酸碱理论PPT课件
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第三章-酸碱质子理论
3.2.1 水溶液中酸碱平衡处理的方法 3.2.2 各种体系中[H+]的计算
3.3 酸碱指示剂
3.3.1 酸碱指示剂的作用原理及变色范围 3.3.2 影响指示剂变色范围的各种因素 3.3.3 混合指示剂
3.4 酸碱滴定
3.4.1 酸碱滴定曲线与指示剂的选择 3.4.2 酸碱滴定中CO2的影响
3.5 酸碱滴定法的应用
例如：
写出下列各酸的共轭碱：H2O，H2C2O4，H2PO4-，HCO3-， C6H5OH，C6H5NH3+，HS-，Fe(H2O)63+,R-NH+CH2COOH.
写出下列各酸的共轭碱：H2O，H2C2O4，H2PO4-，HCO3-， C6H5OH，C6 H5NH3+，HS-，Fe(H2O)63+,R-NH+CH2COOH.
COO-
COO-
COO-
的共轭酸为
COO-H
3.1.2 酸碱反应的平衡常数 Equilibrium constant 酸的离解 Acid dissociation 水的自递
HA H A
H2O H OH
Ka
H A HA
Kw HOH 1.00 1014
H2O 的共轭碱为 OH-；； H2C2O4 的共轭碱为 HC2O4-； H2PO4-的共轭碱为 HPO42-； HCO3-的共轭碱为 CO32-；； C6H5OH 的共轭碱为 C6H5O-； C6H5NH3+的共轭碱为 C6 H5NH3； HS-的共轭碱为 S2-； Fe(H2O)63+的共轭碱为 Fe(H2O)5(OH)2+； R-NHCH2COOH 的共轭碱为 R-NHCH2COO。
酸碱质子理论
3.3 酸碱指示剂
3.3.1 酸碱指示剂的作用原理及变色范围 3.3.2 影响指示剂变色范围的各种因素 3.3.3 混合指示剂
3.4 酸碱滴定
3.4.1 酸碱滴定曲线与指示剂的选择 3.4.2 酸碱滴定中CO2的影响
3.5 酸碱滴定法的应用
例如：
写出下列各酸的共轭碱：H2O，H2C2O4，H2PO4-，HCO3-， C6H5OH，C6H5NH3+，HS-，Fe(H2O)63+,R-NH+CH2COOH.
写出下列各酸的共轭碱：H2O，H2C2O4，H2PO4-，HCO3-， C6H5OH，C6 H5NH3+，HS-，Fe(H2O)63+,R-NH+CH2COOH.
COO-
COO-
COO-
的共轭酸为
COO-H
3.1.2 酸碱反应的平衡常数 Equilibrium constant 酸的离解 Acid dissociation 水的自递
HA H A
H2O H OH
Ka
H A HA
Kw HOH 1.00 1014
H2O 的共轭碱为 OH-；； H2C2O4 的共轭碱为 HC2O4-； H2PO4-的共轭碱为 HPO42-； HCO3-的共轭碱为 CO32-；； C6H5OH 的共轭碱为 C6H5O-； C6H5NH3+的共轭碱为 C6 H5NH3； HS-的共轭碱为 S2-； Fe(H2O)63+的共轭碱为 Fe(H2O)5(OH)2+； R-NHCH2COOH 的共轭碱为 R-NHCH2COO。
酸碱质子理论
酸碱理论弱酸弱碱的解离平衡酸碱PPT课件
例题
第30页/共67页
四、多元弱碱溶液 浓度的计算
离
当 ；
Kb1cb
/
c
20Kw
时，可以忽略水的解
Kb1cb / c 40Kb2
当
时，可以忽略多元弱碱的
第
二级解c离eq (。OH ) 相K对b1浓 度(的Kb1近)2似 4计cb算Kb1公/ c式为：
c
2
若 cb /[Kb1c ] 400，上式可进一步简化为：
H2PO4 H3O+
Ka1
(H3PO4
)
[ceq
(H2PO4 ) / c ][ceq (H3O+ ceq (H3PO4 ) / c
)
/
c
]
第14页/共67页
第二步解离：
H2PO4 H2O HPO42 H3O+
Ka2
(H3PO4
)
[ceq
(HPO42 ) / c ][ceq (H3O+ ceq (H2PO4 ) / c
利用软硬酸碱规则可以判断配合物的稳定 性和预测有关化学反应的方向。一切化学反应 都有朝着硬酸与硬碱结合或软酸与软碱结合的 方向进行的趋势。 第9页/共67页
第二节 弱酸、弱碱的解离平衡
一、一元弱酸、弱碱的解离平衡 二、多元弱酸、弱碱的解离平衡 三、共轭酸碱对 Ka 与 Kb 的关系
第10页/共67页
OH H3O+
ceq (H3O+) ceq (HA) 2ceq (A2) ceq (OH)
根据得失质子相等的原则：
第28页/共67页
水的解离c(：H当2A)Ka1 (H2A) / c 20Kw
时，可以忽略
ceq (H3O+ ) ceq (HA) 2ceq (A2)
大学基础化学第三节酸碱理论ppt课件
❖(2) 不能给出质子，也不能接受质子的物质， 称为中性物质，如金属离子Na+，Ca+等。
6
➢(3) 在酸碱质子理论中，排除了盐的概念。 ➢(4) 酸碱质子理论体现了酸和碱这对矛盾
相互转化和相互依存的关系，并且扩大 了酸碱物质的范围。
7
（二）酸碱反应的实质
酸碱半反应式: 酸 H+ + 碱
例如HAc在水溶液中的存在两个酸碱半反应：
HC2O4-
HSO3-
H2PO4F-
HCOOAc-
HCO3-
碱 性 增 强
HPO42-
CO3 2 -
PO43- 16 OH-
(四) 拉平效应和区分效应
实验证明，HClO4、H2SO4、HCl和HNO3的 强度是有差别的，其强度顺序为 HClO4＞ H2SO4＞HCl＞HNO3。
HClO4＋H2O H2SO4＋H2O HCl＋H2O HNO3＋H2O
30
二、溶液的pH
物质均衡（MBE)： 它是指在一个平衡体 系中，某一给定组分的总浓度，等于各有 关组分平衡浓度之和。
例如：浓度为c(mol.L-1)的HAc溶液的物 质均衡 c(HAc)=[HAc]+[Ac-]
电荷均衡（CBE) ： 根据电中性原则，
溶液中正离子的总电荷数与负离子的总电
荷数恰好相等。
H3O+＋ClO4－ H3O+＋HSO4－ H3O+＋Cl－ H3O+＋NO3－
17
将各种不同强度的酸拉平到溶剂化质子 （在这里是水化质子H3O+）水平的效应称 为拉平效应(leveling effect)。具有拉平效应 的溶剂称为拉平性溶剂。
18
而冰醋酸可把上述这些酸的强度区分开来，溶 剂 的 这 种 作 用 称 为 区 分 效 应 (differentiating effect)，这种溶剂便称为区分溶剂。 一般而言，酸性溶剂可以对酸产生区分效应， 而对碱产生拉平效应，碱性溶剂则可对碱产生 区分效应，而对酸产生拉平效应。
6
➢(3) 在酸碱质子理论中，排除了盐的概念。 ➢(4) 酸碱质子理论体现了酸和碱这对矛盾
相互转化和相互依存的关系，并且扩大 了酸碱物质的范围。
7
（二）酸碱反应的实质
酸碱半反应式: 酸 H+ + 碱
例如HAc在水溶液中的存在两个酸碱半反应：
HC2O4-
HSO3-
H2PO4F-
HCOOAc-
HCO3-
碱 性 增 强
HPO42-
CO3 2 -
PO43- 16 OH-
(四) 拉平效应和区分效应
实验证明，HClO4、H2SO4、HCl和HNO3的 强度是有差别的，其强度顺序为 HClO4＞ H2SO4＞HCl＞HNO3。
HClO4＋H2O H2SO4＋H2O HCl＋H2O HNO3＋H2O
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二、溶液的pH
物质均衡（MBE)： 它是指在一个平衡体 系中，某一给定组分的总浓度，等于各有 关组分平衡浓度之和。
例如：浓度为c(mol.L-1)的HAc溶液的物 质均衡 c(HAc)=[HAc]+[Ac-]
电荷均衡（CBE) ： 根据电中性原则，
溶液中正离子的总电荷数与负离子的总电
荷数恰好相等。
H3O+＋ClO4－ H3O+＋HSO4－ H3O+＋Cl－ H3O+＋NO3－
17
将各种不同强度的酸拉平到溶剂化质子 （在这里是水化质子H3O+）水平的效应称 为拉平效应(leveling effect)。具有拉平效应 的溶剂称为拉平性溶剂。
18
而冰醋酸可把上述这些酸的强度区分开来，溶 剂 的 这 种 作 用 称 为 区 分 效 应 (differentiating effect)，这种溶剂便称为区分溶剂。 一般而言，酸性溶剂可以对酸产生区分效应， 而对碱产生拉平效应，碱性溶剂则可对碱产生 区分效应，而对酸产生拉平效应。
酸碱理论
1963年，皮尔逊提出软硬酸碱理论（HSAB理论） 年 皮尔逊提出软硬酸碱理论（ 理论） 理论
1. 定义 2. 内容
•硬酸：原子体积小，正电荷高，极化性低的特点 ，即外层 硬酸：原子体积小，正电荷高，极化性低的特点 硬酸 电子抓得紧。包括ⅠA ⅡA、ⅢA、ⅢB、 ⅠA、 锕系阳离子； 电子抓得紧。包括ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅢB、镧、锕系阳离子； 较高氧化态的轻d过渡金属阳离子， 较高氧化态的轻d过渡金属阳离子，如Fe3+、Cr3+、Si4+ •软酸：体积大，正电荷低或等于0，极化性高的特点 ，即外 软酸：体积大，正电荷低或等于 ，极化性高的特点 软酸 层电子抓得松，包括较低氧化态的过渡金属阳离子和较重过 层电子抓得松，包括较低氧化态的过渡金属阳离子和较重过 渡金属。 渡金属。如Cu+ Hg+ Cd2+ •硬碱：特点：极化性低，电负性高，难氧化，也就是外层电 硬碱：特点：极化性低，电负性高，难氧化， 硬碱 子抓得紧，难失去， 子抓得紧，难失去，如F- NH3 NO3•软碱：特点：极化性高，电负性低，易氧化， 如 I- H 软碱：特点：极化性高，电负性低，易氧化， 软碱 CO R2S
(路易斯酸 +
• 摆脱了溶剂或离子的限制， 优：摆脱了溶剂或离子的限制，适用于 物质的普遍组分， 物质的普遍组分，被广泛采用
（1.） 路易斯酸的分类 ） 配位化合物中的金属阳离子，例如[Fe(H2O)6]3+和 ★ 配位化合物中的金属阳离子，例如 [Cu(NH3)4]2+中的 3+离子和 2+离子。 中的Fe 离子和Cu 离子。
(3.) 酸碱反应的基本类型
A + :B A—B 配位反应
第一类反应叫配合物形成反应 是最简单的一类路 第一类反应叫配合物形成反应, 配合物形成反应 易斯酸碱反应，或是酸与碱在惰性溶剂中发生的反应， 易斯酸碱反应，或是酸与碱在惰性溶剂中发生的反应， 或是反应物与溶剂本身的反应，或发生在气相的反应： 或是反应物与溶剂本身的反应，或发生在气相的反应：
酸碱平衡及酸碱滴定法.pptx
(1) 先选参考水平(大量存在,参与质子转移的物质)。参考 水平 在质子条件平衡式中不会出现。
(2) 将参考水平得质子后的形式写在等式的左边，失质子 后的
形式写在等式的右边. (3) 有关浓度项前乘上得失质子数，总的得失质子的物质
的量
第23页/共119页
例: 一元弱酸(HA)水溶液的质子条件式： 确定参考水平(Zero Level): H2O,
酸 HAc
质子 + 碱 H+ + Ac－
共轭酸碱对
第3页/共119页
关于共轭酸碱对的例子(p46)
酸
共轭碱 + 质子
HF
H
2P
O
4
H6Y2+
NH4+
F-
+
H+
H
P
O
24
+
H+
酸 碱
H5Y+
+
H+
半 反
NH3
+
H+
应
结论：酸碱可以是阳离子、阴离子、中性分子。
第4页/共119页
例: HAc在水中的离解反应（p47）
半反应1:
HAc
Ac- + H+
半反应2: H+ + H2O
总反应: HAc + H2O
简写为:
HAc
H3O+ Ac- + H3O+ Ac- + H+
在这里，溶剂水起到碱的作用！ 结论：酸碱反应的实质是质子转移
第5页/共119页
碱(NH3)在水溶液中的离解反应:
NH3 + H+ H2O
(2) 将参考水平得质子后的形式写在等式的左边，失质子 后的
形式写在等式的右边. (3) 有关浓度项前乘上得失质子数，总的得失质子的物质
的量
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例: 一元弱酸(HA)水溶液的质子条件式： 确定参考水平(Zero Level): H2O,
酸 HAc
质子 + 碱 H+ + Ac－
共轭酸碱对
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关于共轭酸碱对的例子(p46)
酸
共轭碱 + 质子
HF
H
2P
O
4
H6Y2+
NH4+
F-
+
H+
H
P
O
24
+
H+
酸 碱
H5Y+
+
H+
半 反
NH3
+
H+
应
结论：酸碱可以是阳离子、阴离子、中性分子。
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例: HAc在水中的离解反应（p47）
半反应1:
HAc
Ac- + H+
半反应2: H+ + H2O
总反应: HAc + H2O
简写为:
HAc
H3O+ Ac- + H3O+ Ac- + H+
在这里，溶剂水起到碱的作用！ 结论：酸碱反应的实质是质子转移
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碱(NH3)在水溶液中的离解反应:
NH3 + H+ H2O
酸碱理论-化学工程
酸
碱
理
论
高等有机化学—酸碱理论
1
酸碱理论
酸碱理论发展简述 酸碱电离理论 酸碱溶剂理论 酸碱电子理论 酸碱质子理论 酸碱正负理论
高等有机化学—酸碱理论
2
酸碱理论发展简述
1、酸碱理论的发展
酸碱的概念的形成前后经历了三百年的时间，很多科学家都
提出过自己的理论，最终使得化学界对于酸碱的概念有了普遍的 更加深刻的认识。
11
酸碱溶剂理论
3、酸碱溶剂理论
Franklin 1905年提出：“凡在溶剂中产生（或通过反 应生成）该溶剂的特征阳离子的溶质称作酸；该溶剂的特征
阴离子的溶质称作碱；酸碱反应即溶剂特征阳离子与阴离子
化合而生成溶剂分子。”
高等有机化学—酸碱理论
12
酸碱溶剂理论
•溶剂自身电离
酸
HCl
碱
NaOH
高等有机化学—酸碱理论
19
酸碱质子理论
5、酸碱质子理论
1923年，丹麦化学家布朗斯特（J.N.Bronsted）和英国
化学家劳瑞（T.M.Lowry）同时提出了酸碱质子理论。 酸碱质子理论既适用于水溶液系统，也适用于非水溶液 系统和气体状态，且可定量处理，所以得到了广泛的应用。
高等有机化学—酸碱理论
高等有机化学—酸碱理论
30
酸碱理论
酸碱理论发展简述 酸碱电离理论 酸碱溶剂理论 酸碱电子理论 酸碱质子理论 酸碱正负理论
高等有机化学—酸碱理论
31
酸碱正负理论
6、酸碱正负理论
苏联化学家乌萨维奇1939年提出：“能放出阳离子或结 合阴离子（电子）的物质为酸；能放出阴离子（电子）或结 合阳离子的物质为碱。 • 酸 ＋ 碱 盐 • SO3 Na2O Na2+SO42SO3 结合O2－ • Fe(CN)2 KCN K4+[Fe(CN)6]4- Fe(CN)2 结合CN• Cl2 K K+ClCl2结合一个电子 • SnCl4 Zn Zn2+[SnCl4]2SnCl4 结合2 个电子
碱
理
论
高等有机化学—酸碱理论
1
酸碱理论
酸碱理论发展简述 酸碱电离理论 酸碱溶剂理论 酸碱电子理论 酸碱质子理论 酸碱正负理论
高等有机化学—酸碱理论
2
酸碱理论发展简述
1、酸碱理论的发展
酸碱的概念的形成前后经历了三百年的时间，很多科学家都
提出过自己的理论，最终使得化学界对于酸碱的概念有了普遍的 更加深刻的认识。
11
酸碱溶剂理论
3、酸碱溶剂理论
Franklin 1905年提出：“凡在溶剂中产生（或通过反 应生成）该溶剂的特征阳离子的溶质称作酸；该溶剂的特征
阴离子的溶质称作碱；酸碱反应即溶剂特征阳离子与阴离子
化合而生成溶剂分子。”
高等有机化学—酸碱理论
12
酸碱溶剂理论
•溶剂自身电离
酸
HCl
碱
NaOH
高等有机化学—酸碱理论
19
酸碱质子理论
5、酸碱质子理论
1923年，丹麦化学家布朗斯特（J.N.Bronsted）和英国
化学家劳瑞（T.M.Lowry）同时提出了酸碱质子理论。 酸碱质子理论既适用于水溶液系统，也适用于非水溶液 系统和气体状态，且可定量处理，所以得到了广泛的应用。
高等有机化学—酸碱理论
高等有机化学—酸碱理论
30
酸碱理论
酸碱理论发展简述 酸碱电离理论 酸碱溶剂理论 酸碱电子理论 酸碱质子理论 酸碱正负理论
高等有机化学—酸碱理论
31
酸碱正负理论
6、酸碱正负理论
苏联化学家乌萨维奇1939年提出：“能放出阳离子或结 合阴离子（电子）的物质为酸；能放出阴离子（电子）或结 合阳离子的物质为碱。 • 酸 ＋ 碱 盐 • SO3 Na2O Na2+SO42SO3 结合O2－ • Fe(CN)2 KCN K4+[Fe(CN)6]4- Fe(CN)2 结合CN• Cl2 K K+ClCl2结合一个电子 • SnCl4 Zn Zn2+[SnCl4]2SnCl4 结合2 个电子
第3章 酸碱理论
软碱：碱Βιβλιοθήκη 给电子原子体积大，电负性小，对外层电
子的吸引力弱，易被极化，易发生氧化反应。
Hard
Acids: H+, Li+, Na+,
Sr2+, Cr2+, Cr3+, I7+, Mn2+, AlCl3, SO3, BF3, CO2 Bases: Cl-, F-, OH-, CO32-, NO3-, SO42-, PO43-, ClO4-, AcO-,
质 子溶剂 非极 性 CH3COOH OH 6.15 9.78 极性 CH3CH2OH 24.55 CH3OH HCOOH CH3(CH2)5OH 13.3 CH3CH2COOH 3.2 苯甲醇 13 H2O NH3 32.7 58.5 78.5 17
CH3(CH2)4OH 16 甘油 56.2
5.超强酸
凡能从碱接受电子对的物种称作酸。
因此，Lewis酸也叫电子对接受体， Lewis碱也叫电子对给予体。 在Lewis酸碱反应中，Lewis酸应该有空的价轨道，这种 轨道可以是轨道，也可以是轨道。而Lewis碱应该有多 余的电子对，这些电子可以是电子，也可以是电子.
4.软硬酸碱的概念
对于质子酸碱，我们可用 pK 来描述酸碱的强
超强酸作为一个良好的催化剂，使一些本来难
以进行的反应能在较温和的条件下进行，故在
有机合成中得到广泛应用。例如液体超强酸可 以用作饱和烃裂解，重聚，异构化、烷基化的 催化剂。固体超强酸在石油工业上用作正己烷 异构化、低分子量聚合反应等的催化剂。
介电常数ε----物质相对于真空来说增加电容器 电容能力的度量。
介电常数ε随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在 化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶 剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力， 即介电常数大的溶剂，隔开离子的能力大，溶剂化能 力也较强。
子的吸引力弱，易被极化，易发生氧化反应。
Hard
Acids: H+, Li+, Na+,
Sr2+, Cr2+, Cr3+, I7+, Mn2+, AlCl3, SO3, BF3, CO2 Bases: Cl-, F-, OH-, CO32-, NO3-, SO42-, PO43-, ClO4-, AcO-,
质 子溶剂 非极 性 CH3COOH OH 6.15 9.78 极性 CH3CH2OH 24.55 CH3OH HCOOH CH3(CH2)5OH 13.3 CH3CH2COOH 3.2 苯甲醇 13 H2O NH3 32.7 58.5 78.5 17
CH3(CH2)4OH 16 甘油 56.2
5.超强酸
凡能从碱接受电子对的物种称作酸。
因此，Lewis酸也叫电子对接受体， Lewis碱也叫电子对给予体。 在Lewis酸碱反应中，Lewis酸应该有空的价轨道，这种 轨道可以是轨道，也可以是轨道。而Lewis碱应该有多 余的电子对，这些电子可以是电子，也可以是电子.
4.软硬酸碱的概念
对于质子酸碱，我们可用 pK 来描述酸碱的强
超强酸作为一个良好的催化剂，使一些本来难
以进行的反应能在较温和的条件下进行，故在
有机合成中得到广泛应用。例如液体超强酸可 以用作饱和烃裂解，重聚，异构化、烷基化的 催化剂。固体超强酸在石油工业上用作正己烷 异构化、低分子量聚合反应等的催化剂。
介电常数ε----物质相对于真空来说增加电容器 电容能力的度量。
介电常数ε随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在 化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶 剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力， 即介电常数大的溶剂，隔开离子的能力大，溶剂化能 力也较强。
第三章酸碱平衡理论4
多元酸溶液中各型体的分布
H2A为二元酸，分析浓度为c，在溶液中存在三种 型体H2A、HA-和A2-，其分布系数分别为2 、1 和o。
上式分子分母同时乘以
，变为
同理，
并且，2+1+o=1
草酸的型体分布曲线
当
时， 2 1 ，
H 2C2O4 为主要存在形式。
当
时，
C
2
O
2 4
为主要存在形式。
当
时，
电荷平衡式 在平衡状态下，正电荷的总量应等于负电荷的
总量，溶液总是呈电中性。
醋酸溶液 c e q (H ) c e q (A c ) c e q (O H )
氢氧化钠溶液 c e q (N a ) c e q (H ) c e q (O H )
碳酸钠溶液
c e q ( N a ) c e q ( H ) c e q ( H C O 3 ) 2 c e q ( C O 3 2 ) c e q ( O H )
1. 强碱与弱碱混合液 以NaOH与NaAc混合液为例，其质子条件式为
c e q ( O H ) c e q ( H ) c ( N a O H ) c e q ( H A c )
忽略水电离产生的OH-
ce(q O)H c(Na) O ce(qH)Ac
NaAc离解出的OH-也甚少，最简式
ceq(O H)c(NaO H)
失：
－H+
HPO42-
－2H+
PO43-
－H+
OH-
质子条件式: c e q ( H ) c e q ( H 3 P O 4 ) c e q ( H P O 4 2 ) 2 c e q ( P O 4 3 ) c e q ( O H )
第一节酸碱理论概述ppt课件
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：1、只适用于溶剂能离解成正、负离子的系统 2、不适用于不能离解的溶剂及无溶剂体系
❖三、酸碱质子理论
要点
1923年丹麦化学家布朗斯特(J.N.Brönsted)与英国 化学家劳莱(T.M.Lorry) 提出了酸碱质子理论
劳莱 路易斯
G.N.Lewies
佩尔松
Pearson
瑞典化学家 美国科学家 丹麦化学家 英国化学家
美国化学家 美国化学家
水中电离出 H+和OH-
电离出溶剂 正负离子 给出质子和 接受质子
接受和给出 电子对
将路易斯酸 碱分为软硬 交界酸碱
在以上的酸碱理论中，酸碱电离理论只 适用于水溶液；酸碱溶剂理论有较大的 局限性很少应用；酸碱质子理论既适用 于水溶液也适用于非水溶液；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。
四、酸碱的电子理论
1923年，美国化学家路易斯 (G.N.Lewis)提出了酸碱的电子理论。
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：
H ++ OH- == H2O
氨为碱，因为NH3可以提供电子对。
H+ + NH3 == NH4+
例 :已知NH 3的Kb 1.8 10 5 , 计算NH 4的Ka
解：NH4+ 是 NH3的共轭酸，所以
KaБайду номын сангаас
Kw Kb
1.0 1014 1.8 105
5.6 1010
局限性：1、只适用于溶剂能离解成正、负离子的系统 2、不适用于不能离解的溶剂及无溶剂体系
❖三、酸碱质子理论
要点
1923年丹麦化学家布朗斯特(J.N.Brönsted)与英国 化学家劳莱(T.M.Lorry) 提出了酸碱质子理论
劳莱 路易斯
G.N.Lewies
佩尔松
Pearson
瑞典化学家 美国科学家 丹麦化学家 英国化学家
美国化学家 美国化学家
水中电离出 H+和OH-
电离出溶剂 正负离子 给出质子和 接受质子
接受和给出 电子对
将路易斯酸 碱分为软硬 交界酸碱
在以上的酸碱理论中，酸碱电离理论只 适用于水溶液；酸碱溶剂理论有较大的 局限性很少应用；酸碱质子理论既适用 于水溶液也适用于非水溶液；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。
四、酸碱的电子理论
1923年，美国化学家路易斯 (G.N.Lewis)提出了酸碱的电子理论。
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：
H ++ OH- == H2O
氨为碱，因为NH3可以提供电子对。
H+ + NH3 == NH4+
例 :已知NH 3的Kb 1.8 10 5 , 计算NH 4的Ka
解：NH4+ 是 NH3的共轭酸，所以
KaБайду номын сангаас
Kw Kb
1.0 1014 1.8 105
5.6 1010
03第三章酸碱理论
烯醇负离子的氧上和碳上，这两种倾向可表示为：
⑹在某些氧化反应中的应用
• 在某些氧化反应中，也涉及硬-硬，软-软结合
的过程，例如氧化银能氧化醛为羧酸。
Baeyer-Villiger反应中醛被过氧化氢氧化，酮被过氧化 氢氧化生成酯也可用硬软酸碱原理解释
四、超酸（Super acid）
• 酸性比100%硫酸强的酸叫超强酸。
H0=pKBH
+
log
[BH+] [B]
式中pKBH+为弱碱共轭酸的离解常数,这样测得出来的H0为Hammet常 数。被测酸的酸性越强,H0 越负,H0和pH一样,也表示对数关系,H0 每 减小一个单位，即表示酸性增强10倍,按照Hammet常数，100%硫酸 的 H0 为 - 1 1 . 9 3 , 所 以 高 氯 酸 （ HClO4 ,H0=-13.0）, 氯 磺 酸 （ClSO3H,H0=-13.8）,氟磺酸（FSO3H,H0=-15.07 ）已属于超酸。
值得注意的是：酸碱的软硬度与酸碱的强度是两个不同概念，例如： EtO-与 （EtOOC）2CH-碱性差不多，但硬软度完全不同，前者的硬 度比后者大。 ⑶碳-碳双键上的加成反应 烯烃属于软碱，而X2,Ag+,Hg2+,Pd2+,Pt4+等为软酸，所以烯烃易与 它们形成π络核物，促使进一步发生加成反应，因而Ag+,Hg2+,Pd2+ 能作为烯烃加成的催化剂就可用这个原因来解释。 实际上，烯烃的硼氢化反应也是一种软酸软碱的结合。
第三章 酸碱理论
第三章 酸碱理论
• 一、Bronsted酸碱理论（酸碱质子
理论） • （一）酸碱的强度及测定 • （二）影响酸碱强度的主要因素
⑹在某些氧化反应中的应用
• 在某些氧化反应中，也涉及硬-硬，软-软结合
的过程，例如氧化银能氧化醛为羧酸。
Baeyer-Villiger反应中醛被过氧化氢氧化，酮被过氧化 氢氧化生成酯也可用硬软酸碱原理解释
四、超酸（Super acid）
• 酸性比100%硫酸强的酸叫超强酸。
H0=pKBH
+
log
[BH+] [B]
式中pKBH+为弱碱共轭酸的离解常数,这样测得出来的H0为Hammet常 数。被测酸的酸性越强,H0 越负,H0和pH一样,也表示对数关系,H0 每 减小一个单位，即表示酸性增强10倍,按照Hammet常数，100%硫酸 的 H0 为 - 1 1 . 9 3 , 所 以 高 氯 酸 （ HClO4 ,H0=-13.0）, 氯 磺 酸 （ClSO3H,H0=-13.8）,氟磺酸（FSO3H,H0=-15.07 ）已属于超酸。
值得注意的是：酸碱的软硬度与酸碱的强度是两个不同概念，例如： EtO-与 （EtOOC）2CH-碱性差不多，但硬软度完全不同，前者的硬 度比后者大。 ⑶碳-碳双键上的加成反应 烯烃属于软碱，而X2,Ag+,Hg2+,Pd2+,Pt4+等为软酸，所以烯烃易与 它们形成π络核物，促使进一步发生加成反应，因而Ag+,Hg2+,Pd2+ 能作为烯烃加成的催化剂就可用这个原因来解释。 实际上，烯烃的硼氢化反应也是一种软酸软碱的结合。
第三章 酸碱理论
第三章 酸碱理论
• 一、Bronsted酸碱理论（酸碱质子
理论） • （一）酸碱的强度及测定 • （二）影响酸碱强度的主要因素
酸碱理论
6
2、定量 、
衡量酸(碱 强弱的尺度 强弱的尺度—— 衡量酸 碱)强弱的尺度 酸(碱)的解离常数 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. 来表示. 越大， Ka 越大，酸越强 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. 的大小来衡量.
Kb 越大，碱越强 越大，
第三章 酸碱反应
酸碱理论概述 酸碱平衡中有关浓度的计算 缓冲溶液
1
三、酸碱质子理论
1923年丹麦化学家布朗斯特(J.N.Brönsted)与英 年丹麦化学家布朗斯特( 国化学家劳莱( 国化学家劳莱(T.M.Lorry) 提出了酸碱质子理论 ）、酸碱质子理论 （一）、酸碱质子理论 凡是能够给出质子（ 的物质（ 1、酸：凡是能够给出质子（H+）的物质（包括 分子和离子）都是酸； 分子和离子）都是酸； 例： HAc → H+ + Ac酸 碱 NH4+ → H+ + NH3 酸 碱 2、碱：凡是能够接受质子的物质都为碱。 凡是能够接受质子的物质都为碱。 、 例： NH3 + H+ → NH4+ Ac- + H+ → HAc 碱 酸
a = γ .c
= a c
γ
15
意义：活度系数衡量活度与浓度的差异。 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， 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. 是衡量溶液偏离理想溶液的尺度.
通常γ ≤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 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 在较稀的弱电解质或极稀的强电解质溶液中 离子间力很小， 接近于1，可认为a 低，离子间力很小，γ接近于 ，可认为 = c。 。 (2)在一般的强电解质溶液中，离子的总浓度很高，离子间 在一般的强电解质溶液中，离子的总浓度很高， 在一般的强电解质溶液中 力较大， 就小于1，因此活度就小于浓度。在这种情况下， 力较大，γ 就小于 ，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， 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γ近似等于 。 中性分子活度系数 近似等于1。
高等有机化学课件酸碱理论
DMSO H 3C
O + CH 2 CH3OH
OH H 3C CH 3 + HSO4-
因此，可以认为带有氢的任何分子都可以是一个潜在的勃朗斯德酸，而任何分子 都有可能是一个潜在的勃朗斯德碱。
根据这个理论，任何涉及质子传递的有机化学反应都可以认为是一个酸碱平衡反
应。如：
CH3 COCH 2COOR + ROCH3 COCHCOOR + ROH
H2O: +
Cl3CCH=O
Cl3C-CH(OH2)2
（3） 电荷转移络合物（CT complex) 的生成反应
通过电荷配位而形成的络合物叫做电荷转移络合物。它是通过电子从给予体 （碱）的分子转移到电子受体的分子上，然后两者以静电吸引或其它作用力相
结合而形成的。这类络合物的一个特点是常带有显著的颜色。如：
（一）酸碱电子理论
在勃朗斯德提出酸碱质子理论的同时，即1923年路易斯提出了酸碱的电子理论。 路易斯理论： 酸 凡是能接受电子对的分子、离子或原子团 电子的接受体， 它可以是具有空轨道的任何物质 碱 凡是能给出电子对的分子、离子或原子团 电子的给予体， 它具有可供公用的电子对 因此，一般的酸碱反应的实质是，碱的未公用的或 p 轨道的电子对与酸的空轨 道形成共价键。
液体超强酸： HSO3F , HF（质子酸）+ SbF5, AsF5（路易斯酸）混合物 固体超强酸：SbF5-SiO2-Al2O3, SbF5-TiO2-SiO2（H0 =-13.75~ -14.52) （1）氟磺酸及氟磺酸-五氟化锑 氟磺酸 也叫氟硫酸，b.p.165.50C, H0=-15.6，比硫酸强数千倍。这是由于自身
AH酸Βιβλιοθήκη +B碱
大学基础化学第三节 酸 碱 理 论
Ka(aq) pKa(aq) 共轭碱A－
5.9×10-2 1.4×10-2 6.9×10-3 6.3×10-4 1.8×10-4 1.7×10-5 4.5×10-7 6.2×10-8 4.7×10-11 2.4×10-12 1.0×10-14
1.23 1.85 2.16 3.20 3.75 4.76 6.35 7.05 10.33 12.32 14
(三) 酸碱的强弱关系
❖在具有共轭关系的酸碱对中，它们的强 度是相互制约的。酸强，其共轭碱就弱； 酸弱，其共轭碱就强。
❖另外，一种物质显示酸碱性的强弱， 除了与其本性有关外，还与反应对象(或 溶剂)的性质有关。
12
(三)、酸碱的强度
根据质子酸碱理论，酸或碱的强度是指它 们给出或接受质子的能力。在水溶液中，酸的 强度取决于将质子传递给水的能力，碱的强度 取决于碱从水中取得质子的能力。
优点 立论于电子，更具有普遍性，更能体现物质的本性。
局限性
•对酸碱的认识过于笼统，因而不易掌握酸碱的特性；
•不能对酸碱的强弱定量。
22
§3.4 水的解离平衡和溶液的pH
Dissociation equilibrium of Water and pH of Solution
23
一、水的解离平衡
水是一种既能接受质子，又能释放出质子的两 性物质。纯水的离解，实际上是质子的转移过 程。即：
33
[H+]=[Ac-]+[OH-]
浓度为c的NaH2PO4溶液，
物质均衡式为：
[Na+]=c [H3PO4] + [H2PO4-] + [HPO42-] +[PO43-]=c
电荷均衡式为: [Na+] + [H+]=[H2PO4-] + 2[HPO42-] + 3[PO43-] + [OH-]
第三章酸碱理论
硬碱：碱中给电子原子的体积小，电负性大，对外 层电子的吸引力强，不易被极化，不易变形，不易 发生氧化反应。
软碱：碱中给电子原子的体积大，电负性小，对外 层电子的吸引力弱，易被极化，易变形，易发生氧 化反应。
一些常见的Lewis酸碱
硬酸 软酸 硬碱 软碱
H+, Li+, Na+, K+, Rb+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Mn2+, Si4+, I7+, Cl7 +, AlCl3, SO3, CO2等
Pearson在实验的基础上，总结出酸碱反应的规律： 硬酸优先与硬碱结合，即“硬亲硬，软亲软”。
硬酸 ＋ 硬碱 形成离子键或极性键 无机反应
软酸 ＋ 软碱 形成共价键
有机反应
软酸 ＋ 硬碱 硬酸 ＋ 软碱
形成弱键或不稳定的络合物
软硬酸碱理论在有机和无机化学中都有广泛应 用，能说明很多现象。如酸碱反应，金属与配 体间的作用，配位离子的形成，共价键和离子 键的形成。
CH3CH2OH + NH2－
共轭酸(1) 共轭碱(2)
CH3CH2O－ + NH3
共轭碱(1) 共轭酸(2)
利用互为共轭酸碱的强弱关系，可以判断 酸碱的相对强度。
H2O RCH2OH RCOOH
pKa 15.7 18
4~5
酸性 RCOOH >H2O >RCH2OH
碱性 RCH2O－>HO－> RCOO－
Cu+, Ag+, Hg22+, CH3Hg+, Au+, Pd2+, Pt2+, Hg2+, RO+, RS+, RSe+, Br2, I2, 金属原子, 三硝基苯等
软碱：碱中给电子原子的体积大，电负性小，对外 层电子的吸引力弱，易被极化，易变形，易发生氧 化反应。
一些常见的Lewis酸碱
硬酸 软酸 硬碱 软碱
H+, Li+, Na+, K+, Rb+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Mn2+, Si4+, I7+, Cl7 +, AlCl3, SO3, CO2等
Pearson在实验的基础上，总结出酸碱反应的规律： 硬酸优先与硬碱结合，即“硬亲硬，软亲软”。
硬酸 ＋ 硬碱 形成离子键或极性键 无机反应
软酸 ＋ 软碱 形成共价键
有机反应
软酸 ＋ 硬碱 硬酸 ＋ 软碱
形成弱键或不稳定的络合物
软硬酸碱理论在有机和无机化学中都有广泛应 用，能说明很多现象。如酸碱反应，金属与配 体间的作用，配位离子的形成，共价键和离子 键的形成。
CH3CH2OH + NH2－
共轭酸(1) 共轭碱(2)
CH3CH2O－ + NH3
共轭碱(1) 共轭酸(2)
利用互为共轭酸碱的强弱关系，可以判断 酸碱的相对强度。
H2O RCH2OH RCOOH
pKa 15.7 18
4~5
酸性 RCOOH >H2O >RCH2OH
碱性 RCH2O－>HO－> RCOO－
Cu+, Ag+, Hg22+, CH3Hg+, Au+, Pd2+, Pt2+, Hg2+, RO+, RS+, RSe+, Br2, I2, 金属原子, 三硝基苯等
第6章 酸碱平衡 (1)
14
另一个半反应是作为碱的NH3 分子接受质子生成它 的共轭酸NH4+ NH3 + H+
• 酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过程。 • 酸给出质子的能力越强，生成的共轭碱越弱，反 之亦然；碱接受质子的能力越强，生成的共轭酸 越弱， 反之亦然。 • 酸碱反应的本质是二个共轭酸碱对之间（半反应） 的质子传递反应，强碱夺取强酸中的质子，生成 更弱的酸及碱的反应
11
酸碱理论发展历程的启示
• 科学研究循序渐进、不断深入 电离理论 →质子理论 →电子理论 →软硬酸碱理论 → …… • 针对现象的主要特征采用不同的视角剖析 酸碱平衡——质子理论 配位平衡——电子理论
12
酸碱质子理论的几点说明
• 在一定条件下，既有给出质子能力的又有结合质 子能力的称为两性物质。 • H2O是典型的两性物质，在不同的半反应中表现 出不同的酸碱性 H2O H+ + OHH2O + H+ H3O+ • 酸碱可以是中性分子、阴离子或阳离子。
27
例：NH4HCO3在水溶液中的质子平衡式
NH4+ + H2O HCO3- + H2O HCO3- + H2O H2O + H2O H3O+ + NH3 H3O+ + CO32H2CO3 + OHH3O+ + OH-
得 失 [H3O+ ] + [H2CO3] = [NH3] + [CO32-] + [OH-]
14 5
1 .8 1 0
5 .6 1 0
10
500 K a cr
6
[ H ]r
另一个半反应是作为碱的NH3 分子接受质子生成它 的共轭酸NH4+ NH3 + H+
• 酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过程。 • 酸给出质子的能力越强，生成的共轭碱越弱，反 之亦然；碱接受质子的能力越强，生成的共轭酸 越弱， 反之亦然。 • 酸碱反应的本质是二个共轭酸碱对之间（半反应） 的质子传递反应，强碱夺取强酸中的质子，生成 更弱的酸及碱的反应
11
酸碱理论发展历程的启示
• 科学研究循序渐进、不断深入 电离理论 →质子理论 →电子理论 →软硬酸碱理论 → …… • 针对现象的主要特征采用不同的视角剖析 酸碱平衡——质子理论 配位平衡——电子理论
12
酸碱质子理论的几点说明
• 在一定条件下，既有给出质子能力的又有结合质 子能力的称为两性物质。 • H2O是典型的两性物质，在不同的半反应中表现 出不同的酸碱性 H2O H+ + OHH2O + H+ H3O+ • 酸碱可以是中性分子、阴离子或阳离子。
27
例：NH4HCO3在水溶液中的质子平衡式
NH4+ + H2O HCO3- + H2O HCO3- + H2O H2O + H2O H3O+ + NH3 H3O+ + CO32H2CO3 + OHH3O+ + OH-
得 失 [H3O+ ] + [H2CO3] = [NH3] + [CO32-] + [OH-]
14 5
1 .8 1 0
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10
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6
[ H ]r
有机化学酸碱理论
H+
NH+4 (aq) H2O(l) = H3O+ (aq) &
Cu(H2O)4 2+
+
H2O(l) = H3O+ (aq) +
Cu(OH)(H2
O)3
+ (aq) 13
布朗斯特酸碱反应可写为如下通式:
HA + A'
A + HA'
显然，布朗斯特酸碱反应是碱A与碱A'争夺质子的
H2O + H2O = H3O+ + OH酸1 碱2 酸2 碱1 • 简写为： H2O = H+ + OH-
18
pH标度
为了方便指示水溶液的酸碱性，丹麦科学家 S.P.L.Sörensen在1909年提出pH标度。
定义： pH = -lg [H+] （SI规定：物理量变量的符号用斜体字书写， 但pH 例外，用正体字母书写）
• 这个理论要求碱必须有OH–基团，但是 NH3这样的物质，虽然没有OH–基团， 但毫无疑问它也是碱。
• Arrhenius 酸碱理论另一个问题是没有 考虑到溶剂（H2O）担当的角色。
3
BrØnstedLowry 酸碱（质子）理论
1 定义 2 共轭酸碱对 3 布朗斯特平衡 4 酸碱性强弱与分子结构的关系
和酸的方向进行
10
按照质子理论的酸碱反应
HOAc + NH3 酸1 碱2
OAc－ + NH4+ 碱1 酸2
H2O + H2O 酸1 碱2
OH－ + H3O+ 碱1 酸2
H2O + Ac－ OH－ + HAc 酸1 碱2 碱1 酸2
NH+4 (aq) H2O(l) = H3O+ (aq) &
Cu(H2O)4 2+
+
H2O(l) = H3O+ (aq) +
Cu(OH)(H2
O)3
+ (aq) 13
布朗斯特酸碱反应可写为如下通式:
HA + A'
A + HA'
显然，布朗斯特酸碱反应是碱A与碱A'争夺质子的
H2O + H2O = H3O+ + OH酸1 碱2 酸2 碱1 • 简写为： H2O = H+ + OH-
18
pH标度
为了方便指示水溶液的酸碱性，丹麦科学家 S.P.L.Sörensen在1909年提出pH标度。
定义： pH = -lg [H+] （SI规定：物理量变量的符号用斜体字书写， 但pH 例外，用正体字母书写）
• 这个理论要求碱必须有OH–基团，但是 NH3这样的物质，虽然没有OH–基团， 但毫无疑问它也是碱。
• Arrhenius 酸碱理论另一个问题是没有 考虑到溶剂（H2O）担当的角色。
3
BrØnstedLowry 酸碱（质子）理论
1 定义 2 共轭酸碱对 3 布朗斯特平衡 4 酸碱性强弱与分子结构的关系
和酸的方向进行
10
按照质子理论的酸碱反应
HOAc + NH3 酸1 碱2
OAc－ + NH4+ 碱1 酸2
H2O + H2O 酸1 碱2
OH－ + H3O+ 碱1 酸2
H2O + Ac－ OH－ + HAc 酸1 碱2 碱1 酸2
波义耳研究酸、碱的故事和三种重要的酸碱理论
路易斯酸碱电子理论
• 路易斯提出的酸碱电子理论是目前概括 最广的酸碱理论。该理论认为，凡是能 给出电子对的物质叫做碱；凡是能接受 电子对的物质叫做酸。即酸是电子对的 接受体，碱是电子对的给予体。因此， 碱中给出电子的原子至少有一对孤对电 子（未成键的电子对），而酸中接受电 子的原子至少有一个空轨道（外层未填 充电子的轨道），以便接受碱给予的电 子对，这种由路易斯定义的酸和碱叫做 路易斯酸和路易斯碱。
•
例如：气态氨与氯化氢反应迅速生成氯化铵，这个酸
碱中和反应并无水的生成；
• 又电如解氨质的NH水4O溶H液分显子碱，性然，后曾离错解误出地O认H为-等N。H3和H2O形成弱
• 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（Bronsted）提出了酸碱 质子理论，把酸碱概念加以推广。
• 波义耳认为这种现象十分有意义，他根 据许多种已知酸使紫罗兰变成红色的事、 实，概括出这样的规律：
• 不仅盐酸、硫酸能使紫罗兰变成红色， 其它的所有酸也同样可以把紫罗兰从蓝 色转变成红色，其它的所有酸也同样可 以把紫罗兰从蓝色转变成红色。
• 他认为这是一个很重要的发现，以后只 需要把紫罗兰的花瓣放进一种溶液中能
• 波义耳驳斥了当时流行的一种酸碱论， 即德国化学家塔亨尼乌斯 （Tachenius,1620-1690）等人的观 点，他们简化生命过程的化学现象，把 生命机体中发生的化学反应都归结为酸 碱反应，因此他们认为所有的物质不是 酸就是碱。
• 波义耳指出，物质可以分为三类：除了 酸碱外，还有盐。波义耳的观点虽然也 不很全面，却较其它的分类方法合理得 多。
酸与碱的定义：凡能给出质子的物质是酸，酸失 去1个质子后转化成它的共轭碱；凡是能接受质子的 物质是碱，碱得到1个质子后转化成它的共轭酸，如 HAc和Ac- 为共轭酸碱对。既能给出质子，有可得 到物质质子(am的p物ho质te为ri两c 性su物bs质ta，nc如e)H。2O、HCO3-为两性
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第三章 酸碱理论
目录
一. 无机化学的酸碱概念 二. 酸碱质子理论 三. 酸碱的Lewis理论 四. 软硬酸碱的概念 五. 超强酸和超强碱
1. 常见的超强酸 2. 常见的超强碱
六. 酸碱在有机化学中的应用
1. 有机反应的催化剂 2. 亲核加成反应中的酸碱反应 3. 亲电加成反应中的酸碱反应 4. 亲核取代反应中的酸碱反应 5. 亲电取代反应中的酸碱反应 6. 重排反应中的酸碱反应
传统名称
成盐反应
自解离反应
弱酸盐水解
三. 酸碱的Lewis理论
1923年，Lewis提出了酸碱的电子理论， 故又称为Lewis酸碱理论
凡能接受电子对的物质是酸
酸是电子对的接受体， 如：H+, Ag+, RCH2+, BF3, AlCl3, Pd
缺少电子，具有接受电子 对的能力，是亲电试剂。
凡能提供电子对的物质是碱
碱是电子对的提供体，
有未共用电子对，具
如：OH, Cl, NH3, H2O, R-O-R, RCOR, 有提供电子对的能力，
RCH2OH, RCH=CH2, Ar-R
是亲核试剂。
大多数有机反应都是按离子型历程进行的。
亲电试剂(Lewis酸)进 攻反应物分子的负电 中心，得到电子而形 成一个新的共价键。
五. 超强酸和超强碱
1. 常见的超强酸 (superacid)
1927年Conant提出了超强酸这一术语，用来 表示比普通的无机酸更强的酸。
一般认为，比100％的硫酸还强的酸称为超强酸。
水溶液中低浓度的酸用pH描述酸的强度， 高浓度的酸一般用Hammett酸函数(H0)表示酸的 强度， H0和pH一样，都是用负对数表示。
硬碱不易被极化，不易变形，不易 发生氧化反应。
软碱：碱中给电子原子的体积大，电负性小，对外 层电子的吸引力弱，易被极化，易变形，易发生氧 化反应。
一些常见的Lewis酸碱
硬酸 软酸 硬碱 软碱
H+, Li+, Na+, K+, Rb+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Mn2+, Si4+, I7+, Cl7 +, AlCl3, SO3, CO2等
强酸的共轭碱是弱碱，强碱的共轭酸是弱酸。
按照酸碱质子理论，酸碱的定义是广义的，
而且酸碱反应不只局限在溶液中，也包括了气相 反应、液相反应等。
按照质子理论的酸碱反应
HOAc + NH3 酸1 碱2
OAc－ + NH4+ 碱1 酸2
H2O + H2O 酸1 碱2
OH－ + H3O+ 碱1 酸2
H2O + Ac－ OH－ + HAc 酸1 碱2 碱1 酸2
2Na+ + 2NH2－ + H2
二. 酸碱质子理论
1923年，丹麦化学家Brфnsted和英国化学家Lowry分别 提出了酸碱质子理论，又称Brфnsted-Lowry质子理论
凡能给出质子的物质是酸，凡能接受质子的物质是碱。
HA
H+ + A－
酸碱可以是阳离子、 阴离子或中性分子。
酸失去质子后变成碱，碱接受质子后变成酸， 这种相互依存的关系叫共轭关系。
100％的硫酸Hammett酸函数H0为 -11.93。 H0< -11.93的酸就是超强酸
Cu+, Ag+, Hg22+, CH3Hg+, Au+, Pd2+, Pt2+, Hg2+, RO+, RS+, RSe+, Br2, I2, 金属原子, 三硝基苯等
SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, NO3-, CH3COO-, F-, Cl-, OH-, O2, F2, NH3, H2O, R2O, ROH, RO-, RNH2等 H-, R2S, RSH, RS-, I-, SCN-, S2O32-, CN-, CO, C2H4, C6H6, R-等
酸碱反应：氢离子和氢氧根离子结合，生成水分子的反应。
Arrhenius酸碱理论的优缺点
优点：能解释很多水溶液中的酸碱反应
缺点：不能解释非水溶液中，不含氢离子和氢氧根 离子的物质也会表现出酸性或碱性的现象。
如：乙醇钠溶于乙醇，其碱性离子是C2H5O－， 金属钠溶于液氨，其碱性离子是NH2－
2Na + 2NH3
亲核试剂(Lewis碱)进 攻反应物分子的正电 中心，提供电子而形 成一个新的共价键。
任何化学反应，电子得失是同时发生的。 所以大多数有机反应都可以看成是Lewis酸碱反应。
Lewis酸碱几乎包括了所有的有机化合物和无机 化合物，故又称为广义酸碱。
四. 软硬酸碱的概念
1963年，Pearson提出了软硬酸碱(hard and soft acid base, HSAB)的概念。
Pearson在实验的基础上，总结出酸碱反应的规律： 硬酸优先与硬碱结合，即“硬亲硬，软亲软”。
硬酸 ＋ 硬碱 形成离子键或极性键 无机反应
软酸 ＋ 软碱 形成共价键
有机反应
软酸 ＋ 硬碱 硬酸 ＋ 软碱
形成弱键或不稳定的络合物
软硬酸碱理论在有机和无机化学中都有广泛应 用，能说明很多现象。如酸碱反应，金属与配 体间的作用，配位离子的形成，共价键和离子 键的形成。
根据各类酸碱对外层电子的约束能力不同，将 Lewis酸碱分为软酸、硬酸、软碱、硬碱，以及
介于软硬之间的交界酸和交界碱。
硬酸：酸中吸电子原子的体积小，带正电荷多，对 外层电子的吸引力强，不易被极化，不易变形，不 易发生还原反应。
软酸：酸中吸电子原子的体积大，带正电荷少或不 带电荷，对外层电子的吸引力弱，易被极化，易变 形，易发生还原反应。
CH3CH2OH + NH2－
共轭酸(1) 共轭碱(2)
CH3CH2O－ + NH3
共轭碱(1) 共轭酸(2)
利用互为共轭酸碱的强弱关系，可以判断 酸碱的相对强度。
H2O RCH2OH RCOOH
pKa 15.7 18
4~5
酸性 RCOOH >H2O >RCH2OH
碱性 RCH2O－>HO－> RCOO－
一. 无机化学的酸碱概念
1889年瑞典科学家Arrhenius从他的电离学 说出发，提出了酸碱的电离理论。
酸：是在水溶液里能电离生成氢离子的一类化合物。
如：HCl, H2SO4, HNO3
碱：是在水溶液里或熔融状态时能电离生成氢氧根
离子，而且生成的阴离子只有氢氧根离子的一 类化合物。
如：NaOH, Ca(OH)2
目录
一. 无机化学的酸碱概念 二. 酸碱质子理论 三. 酸碱的Lewis理论 四. 软硬酸碱的概念 五. 超强酸和超强碱
1. 常见的超强酸 2. 常见的超强碱
六. 酸碱在有机化学中的应用
1. 有机反应的催化剂 2. 亲核加成反应中的酸碱反应 3. 亲电加成反应中的酸碱反应 4. 亲核取代反应中的酸碱反应 5. 亲电取代反应中的酸碱反应 6. 重排反应中的酸碱反应
传统名称
成盐反应
自解离反应
弱酸盐水解
三. 酸碱的Lewis理论
1923年，Lewis提出了酸碱的电子理论， 故又称为Lewis酸碱理论
凡能接受电子对的物质是酸
酸是电子对的接受体， 如：H+, Ag+, RCH2+, BF3, AlCl3, Pd
缺少电子，具有接受电子 对的能力，是亲电试剂。
凡能提供电子对的物质是碱
碱是电子对的提供体，
有未共用电子对，具
如：OH, Cl, NH3, H2O, R-O-R, RCOR, 有提供电子对的能力，
RCH2OH, RCH=CH2, Ar-R
是亲核试剂。
大多数有机反应都是按离子型历程进行的。
亲电试剂(Lewis酸)进 攻反应物分子的负电 中心，得到电子而形 成一个新的共价键。
五. 超强酸和超强碱
1. 常见的超强酸 (superacid)
1927年Conant提出了超强酸这一术语，用来 表示比普通的无机酸更强的酸。
一般认为，比100％的硫酸还强的酸称为超强酸。
水溶液中低浓度的酸用pH描述酸的强度， 高浓度的酸一般用Hammett酸函数(H0)表示酸的 强度， H0和pH一样，都是用负对数表示。
硬碱不易被极化，不易变形，不易 发生氧化反应。
软碱：碱中给电子原子的体积大，电负性小，对外 层电子的吸引力弱，易被极化，易变形，易发生氧 化反应。
一些常见的Lewis酸碱
硬酸 软酸 硬碱 软碱
H+, Li+, Na+, K+, Rb+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Mn2+, Si4+, I7+, Cl7 +, AlCl3, SO3, CO2等
强酸的共轭碱是弱碱，强碱的共轭酸是弱酸。
按照酸碱质子理论，酸碱的定义是广义的，
而且酸碱反应不只局限在溶液中，也包括了气相 反应、液相反应等。
按照质子理论的酸碱反应
HOAc + NH3 酸1 碱2
OAc－ + NH4+ 碱1 酸2
H2O + H2O 酸1 碱2
OH－ + H3O+ 碱1 酸2
H2O + Ac－ OH－ + HAc 酸1 碱2 碱1 酸2
2Na+ + 2NH2－ + H2
二. 酸碱质子理论
1923年，丹麦化学家Brфnsted和英国化学家Lowry分别 提出了酸碱质子理论，又称Brфnsted-Lowry质子理论
凡能给出质子的物质是酸，凡能接受质子的物质是碱。
HA
H+ + A－
酸碱可以是阳离子、 阴离子或中性分子。
酸失去质子后变成碱，碱接受质子后变成酸， 这种相互依存的关系叫共轭关系。
100％的硫酸Hammett酸函数H0为 -11.93。 H0< -11.93的酸就是超强酸
Cu+, Ag+, Hg22+, CH3Hg+, Au+, Pd2+, Pt2+, Hg2+, RO+, RS+, RSe+, Br2, I2, 金属原子, 三硝基苯等
SO42-, PO43-, CO32-, ClO4-, NO3-, CH3COO-, F-, Cl-, OH-, O2, F2, NH3, H2O, R2O, ROH, RO-, RNH2等 H-, R2S, RSH, RS-, I-, SCN-, S2O32-, CN-, CO, C2H4, C6H6, R-等
酸碱反应：氢离子和氢氧根离子结合，生成水分子的反应。
Arrhenius酸碱理论的优缺点
优点：能解释很多水溶液中的酸碱反应
缺点：不能解释非水溶液中，不含氢离子和氢氧根 离子的物质也会表现出酸性或碱性的现象。
如：乙醇钠溶于乙醇，其碱性离子是C2H5O－， 金属钠溶于液氨，其碱性离子是NH2－
2Na + 2NH3
亲核试剂(Lewis碱)进 攻反应物分子的正电 中心，提供电子而形 成一个新的共价键。
任何化学反应，电子得失是同时发生的。 所以大多数有机反应都可以看成是Lewis酸碱反应。
Lewis酸碱几乎包括了所有的有机化合物和无机 化合物，故又称为广义酸碱。
四. 软硬酸碱的概念
1963年，Pearson提出了软硬酸碱(hard and soft acid base, HSAB)的概念。
Pearson在实验的基础上，总结出酸碱反应的规律： 硬酸优先与硬碱结合，即“硬亲硬，软亲软”。
硬酸 ＋ 硬碱 形成离子键或极性键 无机反应
软酸 ＋ 软碱 形成共价键
有机反应
软酸 ＋ 硬碱 硬酸 ＋ 软碱
形成弱键或不稳定的络合物
软硬酸碱理论在有机和无机化学中都有广泛应 用，能说明很多现象。如酸碱反应，金属与配 体间的作用，配位离子的形成，共价键和离子 键的形成。
根据各类酸碱对外层电子的约束能力不同，将 Lewis酸碱分为软酸、硬酸、软碱、硬碱，以及
介于软硬之间的交界酸和交界碱。
硬酸：酸中吸电子原子的体积小，带正电荷多，对 外层电子的吸引力强，不易被极化，不易变形，不 易发生还原反应。
软酸：酸中吸电子原子的体积大，带正电荷少或不 带电荷，对外层电子的吸引力弱，易被极化，易变 形，易发生还原反应。
CH3CH2OH + NH2－
共轭酸(1) 共轭碱(2)
CH3CH2O－ + NH3
共轭碱(1) 共轭酸(2)
利用互为共轭酸碱的强弱关系，可以判断 酸碱的相对强度。
H2O RCH2OH RCOOH
pKa 15.7 18
4~5
酸性 RCOOH >H2O >RCH2OH
碱性 RCH2O－>HO－> RCOO－
一. 无机化学的酸碱概念
1889年瑞典科学家Arrhenius从他的电离学 说出发，提出了酸碱的电离理论。
酸：是在水溶液里能电离生成氢离子的一类化合物。
如：HCl, H2SO4, HNO3
碱：是在水溶液里或熔融状态时能电离生成氢氧根
离子，而且生成的阴离子只有氢氧根离子的一 类化合物。
如：NaOH, Ca(OH)2