酸碱理论
有机化学酸碱理论
有机化学酸碱理论1、阿伦尼乌斯酸碱理论：水中离解的局限性2、J.N.Brфnsted酸碱理论：定义：在反应中能提供质子的分子或离子为酸；接受质子的分子或离子为碱。
酸碱的相对性：同一种物质，在一个反应中是酸，在另一个反应中也可能是碱。
共轭酸碱对：酸给出质子成为碱（酸的共轭碱），碱得到质子成为酸（碱的共轭酸）酸越强，则酸的共轭碱越弱；碱越强，碱的共轭酸越弱。
反应的结果就是强酸与强碱反应生成弱酸和弱碱。
3、G.N.Lewis酸碱理论：定义：能够接受电子的分子和离子即Lewis酸；能够提供电子的分子和离子即Lewis碱。
Lewis酸：具有空轨道和未充满外层笛子轨道，电子受体，亲电试剂；AlCl3BF3 FeCl3 ZnCl2 Ag+ R+ NO2+Lewis碱：具有孤对电子和π电子，电子供体，亲核试剂。
NH3 ROH X- OH- RO-酸碱理论酸碱理论(acid-base theory)阐明酸、碱本身以及酸碱反应的本质的各种理论。
在历史上曾有多种酸碱理论，其中重要的包括：阿伦尼乌斯酸碱理论——酸碱电离理论布朗斯特-劳里酸碱理论——酸碱质子理论路易斯酸碱理论——酸碱电子理论酸碱溶剂理论软硬酸碱理论最早提出酸、碱概念的是英国R.玻意耳。
法国A.L.拉瓦锡又提出氧是所有酸中普遍存在的和必不可少的元素，英国H.戴维以盐酸中不含氧的实验事实证明拉瓦锡的看法是错误的，戴维认为：“判断一种物质是不是酸，要看它是否含有氢。
”这个概念带有片面性，因为很多有机化合物和氨都含有氢，但并不是酸。
德国J.von李比希弥补了戴维的不足，为酸和碱下了更科学的定义：“所有的酸都是氢的化合物，但其中的氢必须是能够很容易地被金属所置换的。
碱则是能够中和酸并产生盐的物质。
”但他不能解释为什么有的酸强，有的酸弱。
这一问题为瑞典S.A.阿伦尼乌斯解决。
阿伦尼乌斯酸碱理论[1]在阿伦尼乌斯电离理论的基础上提出的酸碱理论是：“酸、碱是一种电解质，它们在水溶液中会离解，能离解出氢离子的物质是酸；能离解出氢氧根离子的物质是碱。
第3章酸碱理论
非质 子 溶 剂
质子溶剂
非极 性
极性
非极 性
极性
1.9
CCl4
2.2
OO
2.2
2.28
(C2H5)2O 4.34
的吸引力强，不易被极化，不易发生氧化反应。
软碱：碱中给电子原子体积大，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
Borderline
Soft
Acids: H+, Li+, Na+, Acids: Fe2+, Co2+, Acids: Cu+, Ag+,
K+, Be2+, Mg2+, Ca2+, Ni2+, Cu2+ Zn2+,
极性溶剂和非极性溶剂
一般将溶剂的极性和溶剂的介电常数ε联系在一起，而 不是以偶极矩作为判断溶剂极性的大小的依据。
ε >15的溶剂叫极性溶剂； ε <15的溶剂叫非极性溶剂；
根据溶剂分子是不是氢键给体可把溶剂分为：
质子溶剂
指分子中带有羟基或氨基的溶剂。
既是氢键给体又是氢键受体
非质子溶剂 不是氢键给体，但有些是氢键受体
如偶极-偶极、偶极-离子、偶极-诱导偶极、诱导偶极-瞬时 诱导偶极之间的相互作用
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，
酸碱理论及其在化学反应中的应用
酸碱理论及其在化学反应中的应用酸碱理论是化学中一个重要的理论体系，它以酸和碱之间的化学反应为基础，解释了许多与酸碱相关的现象和实验结果。
本文将探讨酸碱理论的基本概念以及它在化学反应中的应用。
一、酸碱理论的基本概念1. 酸的定义酸是指能够产生氢离子（H+）的物质。
根据酸的电离程度的不同，可以将酸分为强酸和弱酸。
强酸完全电离，产生的氢离子浓度较高；而弱酸只部分电离，产生的氢离子浓度较低。
常见的强酸有盐酸（HCl）、硫酸（H2SO4）等，而乙酸（CH3COOH）则是一个常见的弱酸。
2. 碱的定义碱是指能够产生氢氧根离子（OH-）的物质。
与酸一样，碱也可以分为强碱和弱碱。
强碱完全电离，产生的氢氧根离子浓度较高；而弱碱只部分电离，产生的氢氧根离子浓度较低。
氢氧化钠（NaOH）和氢氧化钾（KOH）是常见的强碱，而氨水（NH3·H2O）则是一个常见的弱碱。
3. 酸碱中和反应酸碱中和是指酸和碱在适当的条件下发生反应，生成盐和水。
中和反应的化学方程式可以表示为：酸 + 碱→ 盐 + 水。
例如，盐酸（HCl）和氢氧化钠（NaOH）进行中和反应时可以生成氯化钠（NaCl）和水（H2O）。
4. pH值pH值是衡量溶液酸碱性的指标，其数值范围从0到14。
当pH值小于7时，溶液为酸性；当pH值大于7时，溶液为碱性；而当pH值等于7时，溶液为中性。
pH值的计算公式为pH = -log[H+]，其中[H+]表示溶液中的氢离子浓度。
二、酸碱理论在化学反应中的应用1. 酸碱滴定酸碱滴定是一种常用的分析方法，用于测定物质中酸或碱的含量。
滴定过程中，一种已知浓度的酸或碱（称为滴定剂）逐滴加入待分析溶液中，当化学反应达到临界点时，滴定剂与待分析溶液发生中和反应。
通过计算滴定剂的消耗量，可以确定待分析溶液中酸或碱的浓度。
2. 酸碱中和反应的应用酸碱中和反应在生活中有许多应用。
例如，当胃酸分泌过多导致胃部不适时，可以使用抗酸药物（如氢氧化铝）中和胃酸，缓解不适感。
酸碱理论概述
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。
1
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。 要点：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
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
Kw [H3O ][OH ]或Kw [H ][OH ]
(25℃) 时 Kw 1.01014
pH pOH pKw pKw 14.00 pH pOH 14.00
（一）、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
NH4+ → H+ + NH3
酸
碱
2、碱：凡是能够接受质子的物质都为碱。
例： NH3 + H+ → NH4+ Ac- + H+ → HAc
碱
酸
7
3、两性物质：即能给出质子，又能接受质子的物质 H2O + H+ → H3O+
盐：酸碱反应的产物
如：H2SO4→2H++SO42-， HNO3→H++NO3所以硫酸与硝酸都是酸； 又如： NaOH→Na++OH-，Ca(OH)2 →Ca2++2OH所以氢氧化钠和氢氧化钙都是碱。
化学酸碱理论及酸碱计算
化学酸碱理论及酸碱计算化学酸碱理论是研究酸碱物质特性和反应性质的一门学科，它对于我们理解许多化学现象和应用具有重要意义。
本文将介绍化学酸碱理论的基本概念及相关计算方法。
1. 酸碱的定义酸碱的定义可分为三种，分别为阿托尼斯·布朗酸碱理论、布鲁斯特酸碱理论和劳里亚-布伦斯特德酸碱理论。
1.1. 阿托尼斯·布朗酸碱理论阿托尼斯·布朗酸碱理论认为，酸是能够给出H+（质子）的物质，碱是能够给出OH-（氢氧根离子）的物质。
例如，盐酸（HCl）是酸，氢氧化钠（NaOH）是碱。
1.2. 布鲁斯特酸碱理论布鲁斯特酸碱理论认为，酸是能够接受电子对的物质，碱是能够给出电子对的物质。
例如，硫酸铜（CuSO4）是酸，氨（NH3）是碱。
1.3. 劳里亚-布伦斯特德酸碱理论劳里亚-布伦斯特德酸碱理论认为，酸是能够给出质子的物质，碱是能够接受质子的物质。
这一理论是基于溶液中氢离子的转移过程。
例如，醋酸（CH3COOH）是酸，氨水（NH4OH）是碱。
2. 酸碱的性质酸和碱在许多性质上有明显的区别。
2.1. 酸的性质酸的特点包括酸味、导电性、与金属反应产生氢气等。
酸溶液的pH值小于7，酸溶液能够中和碱。
2.2. 碱的性质碱的特点包括苦味、导电性、与酸反应产生盐和水等。
碱溶液的pH值大于7，碱溶液能够中和酸。
3. 酸碱计算在化学实验和分析中，我们常常需要进行酸碱的计算。
3.1. 浓度计算浓度计算是指根据已知物质的质量或体积以及物质的摩尔质量或摩尔体积，计算出溶液的浓度的过程。
例如，我们可以根据已知溶质的质量和溶液的体积计算出溶液的质量浓度、摩尔浓度等。
3.2. 酸碱滴定计算酸碱滴定是一种常用的分析方法，它通过滴定溶液中与某种试剂反应的物质来确定溶液中目标物质的含量。
在酸碱滴定计算中，我们需要根据溶液的反应方程式、滴定剂的浓度以及化学计量关系，计算出溶液中目标物质的含量。
4. 应用举例化学酸碱理论及酸碱计算在许多领域都有广泛的应用。
酸碱理论
二、布朗斯特酸碱理论——质子理论 酸: 能给出质子的分子或离子， 即质子给予体。 碱: 能接受质子的分子或离子， 即质子接受体。 A(酸) B(碱) ＋ H＋
质子给予体
质子接受体
酸碱反应的实质：两个共轭酸碱对之间的质 子传递。
酸1
碱2
酸2
碱1
酸 CH3CH3 CH2=CH2
pKa 51 44 33 25 15.9 15.7 9.95 6.36 4.76 -1.74
● 酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭
酸越弱
● 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对
较弱的酸和碱的方向进行 ● 对于某些物种，是酸是碱取决于参与的具 体反应
H2 SO4 H HSO4
酸
碱
2
HSO4 H SO4
酸 理论优缺点 碱
优点：扩大了酸碱的范围，可适用于非水溶液 缺点：对于无质子参加的反应不适用
第三节 有机化学中的酸碱理论 一、酸碱电离理论 酸：在水中电离出的阳离子全部为H +的化合物 H2SO4 = HSO4 + H + 碱：在水中电离出的阴离子全部为OH 的化合物 NaOH = Na + OH
+ -
酸碱反应的实质： H + OH = H2O 理论缺陷： 酸碱仅限于含H 和OH 的物质 酸碱局限于水溶液中，不能研究非水体系
三、路易斯酸碱理论——电子理论 酸:电子对接受体； 碱:电子对的给予体。 酸碱反应的实质是形成配位键的过程，得到一个酸碱加合物。
Байду номын сангаас
碱
酸
酸碱加合物 H3N
H3O +
H3N : + BF3
化学平衡的酸碱理论
化学平衡的酸碱理论酸碱反应是化学中非常重要的一类反应，酸碱理论则是解释和描述这些反应的基础。
在化学平衡的酸碱理论中，包括了诸多重要的概念和原理，例如酸碱的定义、酸碱离子的行为、pH值等。
本文将深入探讨这些内容。
1. 酸碱的定义酸碱的定义经过历史上多个阶段的演变，主要有三个主要定义，即：阿伦尼乌斯酸碱理论、布朗酸碱理论和路易斯酸碱理论。
阿伦尼乌斯酸碱理论基于物质在水溶液中的离解程度，酸通常被定义为能够提供H+离子的物质，碱则被定义为能够提供OH-离子的物质。
布朗酸碱理论将酸定义为可以接受电子对的物质，碱定义为可以提供电子对的物质。
路易斯酸碱理论则将酸定义为可以接受电子对的物质，碱定义为可以提供电子对的物质。
2. 酸碱离子的行为酸碱离子在溶液中的行为决定了其酸碱性质的表现。
酸离子通常具有正电荷，并能够给出H+离子。
碱离子则具有负电荷，并能够给出OH-离子。
这些离子在溶液中的浓度以及它们的活性对于酸碱反应的进行至关重要。
3. pH值pH值是描述溶液酸碱性质的重要指标，它表示了溶液中H+离子的浓度。
pH值的计算公式为负对数公式，即pH=-log[H+]，其中[H+]为溶液中H+离子的浓度。
常见的酸性溶液的pH值小于7，而碱性溶液的pH值大于7。
中性溶液的pH值约为7。
4. 酸碱中和反应酸碱中和反应是指酸和碱反应生成盐和水的过程，其特点是酸和碱的摩尔比为1:1，且生成的盐是离子化合物。
这一反应是化学和生物体系中一些重要过程的基础，例如胃酸和胃中和反应。
5. 酸碱滴定反应酸碱滴定是一种常用的实验技术，用于确定溶液中酸碱的浓度。
滴定过程中通过添加已知浓度的溶液来反应沉淀，从而确定待测溶液中酸碱的浓度。
滴定中使用的指示剂的选择非常重要，常用的指示剂有酚酞、溴酚蓝等。
6. 影响酸碱平衡的因素影响酸碱平衡的因素主要有温度、浓度、催化剂等。
温度的变化会改变酸碱反应的速率，浓度的变化则会影响反应的平衡位置。
催化剂可以提高反应速率，但不参与反应本身。
酸碱理论概述
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 NH3 ＋ H+ = NH4+
+） 半反应2 H2O = H+ ＋ OH-
NH3 ＋ H2O = OH- ＋ NH4+
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：NH4Cl、NaAc的水解反应：
NH4+ ＋ H2O === H3O+ ＋ NH3 Ac- ＋ H2O === OH- ＋ HAc
盐：酸碱反应的产物
如：H2SO4→2H++SO42-， HNO3→H++NO3所以硫酸与硝酸都是酸； 又如： NaOH→Na++OH-，Ca(OH)2 →Ca2++2OH所以氢氧化钠和氢氧化钙都是碱。
3
意义：首次对酸碱赋予了科学的定义
局限性： ⑴、只适用于水溶液不适用于非水溶液 ⑵、不能解释有的物质（ NH3)不含OH－，却
(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。
H2O HOH
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
5
又如：液态氨，NH3为溶剂，氨自身电离为： 2NH3 → NH4+ + NH2-
在液氨中，凡能离解出NH4+的物质为酸。 NH4Cl 凡能离解出NH2-的物质为碱。 NaNH2 酸碱反应为:NH4++NH2-→2NH3。
1.6 酸碱理论
1.6 酸碱理论阿累尼乌斯(Arrhenius)酸碱电离论勃朗斯德(BrÖnsted)酸碱质子论路易斯(Lewis)酸碱电子论Pearson 软硬酸碱理论1.6 酸碱理论1、阿累尼乌斯(Arrhenius)酸碱电离论酸:碱:NaOH Na ++ OH-HCl H ++ Cl-缺点：对于非水体系以及不能产生H +或OH -物质的酸碱性无法进行判断。
理论要点：在水溶液中电离释放出H +是酸; 释放出OH-的是碱。
1.6 酸碱理论2、勃朗斯德(BrÖnsted)酸碱质子论理论要点：酸是质子的给予体，碱是质子的接受体。
HCl H ++ Cl-酸共轭碱NH 3+ H +NH 4+共轭酸HCl + CH 3CH 2OCH 2CH 3CH 3CH 2OCH 2CH 3+ Cl -H+酸碱碱的共轭酸酸的共轭碱酸（A ）碱（B ）+ 质子（H +）碱共轭酸碱对2、勃朗斯德(BrÖnsted)酸碱质子论NH 4++O H -NH 3+H 2O HSO 4-+NH 3H NH 4++SO 42-共轭碱碱共轭酸酸共轭酸碱共轭碱酸共轭酸共轭碱碱酸1）酸碱可以带正电荷、带负电荷或是中性分子；2）可以在一个反应中是酸，而在另一个反应中是碱。
3、路易斯(Lewis)酸碱电子论2）Lewis 酸碱反应形成配位键，产生加合物。
BF 3 + O(CH 2CH 3)2B F FF OCH 2CH 3CH 2CH 3B(CH 3)3 + NH 3B H 3CH 3CH 3C NH HHLewis 酸+ Lewis 碱加合物1）酸是电子对的接受体，碱是电子对的给予体。
1.6 酸碱理论3、路易斯(Lewis)酸碱电子论1）Lewis 酸都具有空的外层轨道可以接受电子，具有亲电性；路易斯(Lewis)酸碱特点2）Lewis 碱都常有未共用电子对，具有亲核性。
BF 3AlCl 3SO 3FeCl 3SnCl 4ZnCl 2R +H +Ag +Ca 2+Cu 2+……常见的Lewis 酸：常见的Lewis 碱:C 5H 5N Et 2O NH 3(CH 3)3N PhNH 2OH -SH -CH 3COO -……1.6 酸碱理论4、Pearson 软硬酸碱理论1）软硬酸理论硬酸：体积小、正电荷数高、可极化性低的中心原子；软酸：体积大、正电荷数低、可极化性高的中心原子; 2）软硬碱理论硬碱：电负性高、可极化性低、难被氧化的配位原子;软碱：电负性低、可极化性高、易被氧化的配位原子; 3）经验规则硬亲硬、软亲软。
第一章 酸碱理论
酸碱理论
强酸给出质子的能力很强，其共轭碱则较弱， 几乎不能结合质子，因此反应几乎完全进行(相当于 电离理论的全部电离)。
HCl + H2O H3O++Cl-
酸1 碱2
酸2 碱1
弱酸给出质子的能力很弱，其共轭碱则较强， 因此反应程度很小，为可逆反应(相当于电离理论的 部分电离)。
HAc + H2O H3O++Ac-
用→表示。的形成并生成酸碱配合物。
酸
碱
酸碱配合物。
(电子对接受体) (电子对给予体)
H+
+
:OH-
H：OH
HCl +
BF3
+
Cu2+ +
:NH3 :F-
4 :NH3
[H←NH3] [F←BＦ3] [Cu(←NH3)4]
酸碱理论
由于在化合物中配位键普遍存在，因此路易斯酸、 碱的范围极其广泛，酸碱配合物无所不包。凡金属离 子都是酸，与金属离子结合的不管是阴离子或中性分 子都是碱。
酸1 碱2
酸2 碱1
酸碱理论
氨和水的反应，H2O给出质子，由于H2O是弱 酸所以反应程度也很小，是可逆反应(相当于NH3在 水中的电离过程)。
H2O + NH3 NH4+ +OH酸1 碱2 酸2 碱1
可见在酸的电离过程中，H2O接受质子，一 个碱，而在NH3的电离过程中，H2O放出质子，又 是一个酸，所以水是两性物质。
强酸具有高度给出质子的能力。如HClO4、 HCl、HNO3、H2SO4等。
碱的强度：用接受质子的能力来量度。
强碱具有高度接受质子的能力。如OH-、PO43离子等。
无机化学-酸碱理论简介
局限性： ① 并非只有含OH-的物质才有碱性（NaCO3，Na3PO4 ）；
② 将酸碱概念局限于水溶液，无法解释非水溶液中的酸 碱行为. 液氨中： NH4+ + NH2- = 2 NH3
（二） 布朗斯特酸碱质子理论 1、酸碱质子理论定义
酸: 反应中能给出质子的分子或离子， 即质子给予体 (proton donor)
作 为 酸 的 H2O 分 子 给 出 质 子 生 成 它 的 共 轭 碱 (Conjugate base) OH–:
H2O
H+ + OH–
作 为 碱 的 NH3 分 子 接 受 质 子 生 成 它 的 共 轭 酸
(Conjugate acid) :
NH3 + H+
NH4
⑤ 酸给出质子的趋势越强，生成的共轭碱越弱，反之亦然； 碱接受质子的趋势越强，生成的共轭酸越弱， 反之亦然。
有密切的关系
7、酸碱质子理论的缺陷 局限于含质子的物质，及有质子转移的反应
（三）、Lewis的酸碱电子理论 1. Lewis的酸碱电子理论的提出
质子理论无法解释:如 SnCl4、AlCl3等的酸碱性行为
2. 理论要点：
路易斯酸 (Lewis acid): 凡可以接受电子对的分子、原 子团、离子为酸（electron pair acceptor）；
5. 酸碱反应的实质
两个共轭酸碱对之间的质子传递过程
反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和 碱的方向进行
强酸强碱 弱酸弱碱
6、酸碱质子理论与酸碱电离理论的主要区别
❖ 质子理论认为，酸和碱并不是彼此孤立的，而是统 一在对质子的共轭关系上
酸碱理论
§4-3 酸碱理论The Theories of Acids and Bases在化学史上，从早期化学家波义耳（Boyle,1684年）提出酸碱理论，到1963年皮尔逊（Pearson ）提出软硬酸碱理论（SHAB ）的将近三百年中，酸碱定义名目颇多，我们只能选择其中有代表性的酸碱理论来讨论。
一、水离子论(Ionic Theory)（1887年 Arrhenius ）1．定义：在水溶液中，电离出来的阳离子全部是氢离子的化合物，称为酸；电离出来的阴离子全部是氢氧根离子的化合物，称为碱。
2．优点：能简便地解释水溶液中的酸碱反应，酸碱强度的标度很明确。
3．缺点：把酸碱限制在水溶液中，碱限制于氢氧化物中。
二、溶剂论（Solvent Theory ）(1905年 Franklin)它是从各种不同溶剂（包括非质子溶剂）中，也同样存在酸碱反应，发展起来的。
1．定义：能离解出溶剂特征正离子的物质，称为该溶剂的酸；能离解出溶剂特征负离子的物质，称为该溶剂的碱。
2．实例：溶剂 酸离子 碱离子 水 H +或H 3O +OH －质子型溶剂NH 3(l) ++43N H (H N H )2N H -CH 3COOH(l)++32C H H C O O H 或CH 3COO －非质子型溶剂N 2O 4(l) NO + 3N O -COCl 2(l) COCl + Cl －SO 2(l)SO2+23S O -典型的中和反应：NH 4NO 3 + NaNH 2 N H 3(l)NaNO 3 + 2NH 3HClO 4 + CH 3COONa C H 3C O O H (l)NaClO 4 + CH 3COOH [COCl] [AlCl 4] + KCl C O C l 2K[AlCl 4] + COCl 2SOCl 2 + Cs 2SO 3 SO 2(l)2CsCl + 2SO 23．优点：将酸碱扩大到非水体系。
第一节酸碱理论第二节弱酸弱碱的解离平衡第三节酸碱
例题
第三节 酸、碱溶液 H3O+ 或 OH- 浓度 的计算
一、一元弱酸溶液 H3O+ 浓度的计算 二、一元弱碱溶液 OH- 浓度的计算 三、多元酸溶液 H3O+ 浓度的计算 四、多元弱碱溶液 OH- 浓度的计算 五、两性物质溶液 H3O+ 浓度的计算 六、同离子效应和盐效应
基础化学中计算 H3O+ 浓度或
ceq (H3O+ ) ceq (HA ) 2ceq (A2) ceq (OH)
当 c(H2A)Ka1 (H2A) / c 20Kw 时，可以忽略 水的解离：
ceq (H3O+ ) ceq (HA ) 2ceq (A2)
如果又能同时满足
ceq (HA ) 2ceq (A2 )
c/c
（二）一元弱碱的解离平衡
在一元弱碱 A 溶液中，存在 A 与 H2O 之间 的质子转移反应：
A H2O
达到平衡时：
HA+ OH
Kb
(A)
[ceq (HA ) / c ][ceq (OH ) / c ceq (A) / c
]
一元弱碱的标准解离常数越大，它的碱性就 越强。
二、多元弱酸、弱碱的解离平衡
酸碱反应的实质是两对共轭酸碱对之间的质
子传递：
H+
A1 B2
B1 A2
酸碱反应是较强的酸与较强的碱作用，生成
较弱的碱和较弱的酸的过程：
较强酸 + 较强碱 = 较弱碱 + 较弱酸
酸碱质子理论扩大了酸和碱的范围，解决了
非水溶液和气体间的酸碱反应。但是酸碱质子理
论把酸碱只限于质子的给予或接受，不能解释没
20ceq (H3O+
第6章 酸碱理论
第6章 酸碱理论
布朗斯特平衡
HB + B’ B + HB’ 显然, 布朗斯特酸碱反应是碱B与碱 与碱B’争夺质子的 显然 布朗斯特酸碱反应是碱 与碱 争夺质子的 反应, 碱的强弱影响着酸的强度。 反应 碱的强弱影响着酸的强度。 HB(aq) + H2O(l) B-(aq) + H3O+(aq)
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2010-9-1
第6章 酸碱理论
★
某些闭合壳层分子可通过其反键分子轨道容纳外来 电子对。碘的丙酮溶液呈现特有的棕色，是因为I 电子对。碘的丙酮溶液呈现特有的棕色，是因为 2分 子反键轨道接纳丙酮中氧原子的孤对电子形成配合物 (CH3)2COI2。 再如四氰基乙烯（ 再如四氰基乙烯（TCNE)的π*轨道能接受一对 的 孤对电子： 孤对电子：
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第6章 酸碱理论
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第6章 酸碱理论
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第6章 酸碱理论
酸碱反应的实质
酸越强，其共轭碱越弱；碱越强， ● 酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱 ● 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸 和碱的方向进行 对于某些物种， ● 对于某些物种，是酸是碱取决于参与的具体反应 湖北科技学院核技术与化生学院 ©版权所有
第6章 酸碱理论
一、酸碱概念
1.1、酸碱的水－离子论
1887年 阿累尼乌斯( 提出： 1887年 阿累尼乌斯(S.A.Arrhenius)提出：“凡在水 提出 溶液中产生氢离子H 的物质叫酸， 溶液中产生氢离子 ＋的物质叫酸，而在水溶液中产生氢氧 离子OH－的物质叫碱。酸碱中和反应就是H＋和OH－结合生 的物质叫碱。酸碱中和反应就是H 离子 成中性水分子的过程。 成中性水分子的过程。” 优点：能提供一个酸碱强度的定量标度（ 优点：能提供一个酸碱强度的定量标度（通过测量电导测定 H＋、OH－浓度，利用 计测出 ＋浓度，并采用 a、Kb和 浓度，利用pH计测出 浓度，并采用K 计测出H pKa、pKb进行定量计算。） 进行定量计算。）
化学中的酸碱理论
化学中的酸碱理论酸碱理论是化学中的重要理论之一。
它是指一种化学物质的性质，在水等溶液中表现出产生氢离子（H+）或氢氧根离子（OH-）的特性。
酸和碱是互相对立的，即在化学反应中，酸能够与碱发生反应，产生盐和水等物质。
以下将从酸和碱的定义、酸碱的观念和酸碱理论的应用等方面详细探讨。
一、酸和碱的定义在化学中，酸和碱的定义有不同的观点。
其中常见的几种如下：1.布林斯特酸碱理论(Brønsted-Lowry acid-base theory)：它较为广泛地应用于有机及无机化学中。
酸是指能够提供质子的物质，碱是指能够接受质子的物质。
例如，氢离子（H+）是一种酸，氨气（NH3）是一种碱。
2.路易斯酸碱理论(Lewis acid-base theory)：酸是指能够接受电子对的物质，碱是指能够提供电子对的物质。
例如，铝离子（Al3+）是一种酸，氢氧根离子（OH-）是一种碱。
3.皮尔斯酸碱理论(Pearson acid-base theory): 酸和碱之间的反应是基于硬度(hardness)和软度(softness)的概念，不同的酸碱对有不同的硬度和软度。
例如，硬酸可以与硬碱相结合，而软酸可以与软碱相结合。
二、酸碱的观念酸碱反应最初主要指在溶液中的化学反应。
在酸性溶液中，会观察到产生水和离子的化学反应，其中酸能够产生H+离子。
而在碱性溶液中，会呈现与酸性溶液相似的反应，只是反应生成的离子是OH-离子。
实际上，这种反应是基于物质本身的结构决定的。
另外，还有一些物质虽然不是传统意义上的酸和碱，但仍然可以对水产生影响。
例如，盐、氧化剂、还原剂等都可以影响水中H+离子和OH-离子的浓度，从而影响PH值。
三、酸碱理论的应用酸碱理论在生活和工业中有着广泛的应用。
在生活中，酸碱指标已经成为测量水质和食品等的标准之一。
例如，食品酸碱度的测量可以判断是否符合食品安全标准，而水的酸碱度测量则可以判断是否适用于饮用。
此外，酸性和碱性物质可以用于家庭清洁剂和化妆品。
03第三章酸碱理论
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
化学第三节酸碱理论
(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。
1
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。
2
(三)、酸碱的强度
一、酸碱质子理论
*
基本概念 凡能给出质子(H+)的物质都是酸，凡能接受质子的物质都是碱。即酸是质子给予体，碱是质子的接受体。
酸和碱不是孤立的，酸给出质子后所余下 的部分就是碱，碱接受质子后即成为酸。
HCl
H+ + Cl -
HAc
H+ + Ac -
酸
H+ + 碱
酸与碱的关系可用下式表示为
NaCN → Na+ + CN-
*
电荷均衡式为：
[Na+]+[H+]=[OH-]+[CN- ]
∵ [Na+]=c
∴ c + [H3O+]=[OH-]+[CN- ]
01
02
质子均衡式为：
*
[H+]总＝ [H+]HAc+ [H+]H2O [H+]=[Ac-]+[OH-] 质子均衡(PBE): 质子均衡是指酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子数等于碱得到的质子数。
例
计算0.100mol·L-1NaAc溶液的pH值。已知 Ka(HAc)=1.74×10-5
[H+]=Kw/[OH-]=10-14/(7.58×10-6) pH = 8.88
第三章酸碱理论
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
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§4-3 酸碱理论The Theories of Acids and Bases在化学史上，从早期化学家波义耳（Boyle,1684年）提出酸碱理论，到1963年皮尔逊（Pearson ）提出软硬酸碱理论（SHAB ）的将近三百年中，酸碱定义名目颇多，我们只能选择其中有代表性的酸碱理论来讨论。
一、水离子论(Ionic Theory)（1887年 Arrhenius ）1．定义：在水溶液中，电离出来的阳离子全部是氢离子的化合物，称为酸；电离出来的阴离子全部是氢氧根离子的化合物，称为碱。
2．优点：能简便地解释水溶液中的酸碱反应，酸碱强度的标度很明确。
3．缺点：把酸碱限制在水溶液中，碱限制于氢氧化物中。
二、溶剂论（Solvent Theory ）(1905年 Franklin)它是从各种不同溶剂（包括非质子溶剂）中，也同样存在酸碱反应，发展起来的。
1．定义：能离解出溶剂特征正离子的物质，称为该溶剂的酸；能离解出溶剂特征负离子的物质，称为该溶剂的碱。
2．实例：溶剂 酸离子 碱离子 水 H +或H 3O +OH－质子型溶剂NH 3(l) ++43NH (H NH ) 2NH -CH 3COOH(l)++32CH H COOH 或CH 3COO －非质子型溶剂N 2O 4(l) NO + 3NO - COCl 2(l) COCl + Cl－SO 2(l)SO 2+23SO - 典型的中和反应：NH 4NO 3 + NaNH 2NH 3(l)NaNO 3 + 2NH 3HClO 4 + CH 3COONa CH 3COOH(l)NaClO 4 + CH 3COOH[COCl] [AlCl 4] + KCl COCl 2K[AlCl 4] + COCl 2SOCl 2 + Cs 2SO 3SO 2(l)2CsCl + 2SO 23．优点：将酸碱扩大到非水体系。
4．缺点：不能解释不电离的溶剂及无溶剂的酸碱。
5．拉平效应和区分效应 (1) 溶剂的种类a ．两性的中性溶剂：既可以为酸，又可以为碱的溶剂。
如H 2O 、CH 3OH 、CH 3CH 2OH 等。
当溶质是较强的酸时，这种溶剂呈碱性；当溶质是较强的碱时，这种溶剂呈酸性。
b ．酸性溶剂：也是两性溶剂，但酸性比水大。
如HCOOH 、CH 3COOH 、CH 3CH 2COOH 、H 2SO 4(l) 和Cl 3CCOOH 等。
c ．碱性溶剂：也是两性溶剂，但碱性比水大。
如乙二胺（H 2NCH 2CH 2NH 2） (2) 拉平效应实验证明HClO 4、H 2SO 4、HCl 和HNO 3的酸强度是有区别的，其强度顺序为：HClO 4＞H 2SO 4＞HCl ＞HNO 3，但在水溶液中看不到它们的强度差别。
这种将各种不同强度的酸拉平到溶剂化质子水平的效应，称为拉平效应。
具有拉平效应的溶剂，称为拉平溶剂。
水的碱性是这些强酸产生拉平效应的因由。
在液氨中醋酸也成为强酸。
(3) 区分效应能区分酸（或碱）的强弱作用，称为区分效应。
具有区分效应的溶剂，称为区分溶剂。
如冰醋酸可以把HClO 4、H 2SO 4、HCl 和HNO 3的酸性区分开来。
由于2H Ac +的酸性强于H 3O +，这四种酸就不能全部将其质子转移给HAc 了。
HClO 4 + HAc24H Ac ClO +-+的程度最大，3HNO HAc +23H Ac NO +-+的程度最小，所以冰醋酸称为HClO 4、H 2SO 4、HCl 、HNO 3的区分溶剂。
三、质子论（Proton Theory ）（1923年 Br φnsted and Lowry ）1．定义：An acid is a substance (molecule or ion)that can transfer a proton to anothersubstance. Likewise a base is a substance that can accept a proton . 2．Classification of acids and bases(1) acids ：molecular acids ：H 2SO 4、HCl 、CH 3COOH ，anion acids ：4HSO -、24HC O -，cation acids ：3H O +、4NH +、653C H NH +； (2) bases ：molecular bases ：NH 3、N 2H 4、NH 2OH ，anion bases ：OH －、S 2-、CH 3COO －。
3．Conjugate acid -base pairs ：The word conjugate means “joined together as a pair”酸碱统一在质子上，其关系式为： A (酸)B （碱）+ H ＋（质子）这种关系称为共轭酸碱对，所以酸碱质子理论又称为共轭酸碱理论。
Practice Exercise ：What is the conjugate base of each of the following acids ：4HClO 、2H S 、4PH +、3HCO -? What is the conjugate acid of each of the following bases ：CN -、24SO -、2H O 、3HCO -?4．用质子理论来解释一些反应：(1) 气相中的酸碱反应：3(g) NH 4Cl (s)+＿B 2A 2B 1+A1(2) 离解反应（dissociation reactions ）：a.＿223O + + OH+auto ionization ：b .acid ionization ：＿HAc + H 23O + + Acc.base ionization ：＿324 + OH+(3) hydrolysis ：实际上可以看作水和离子酸、离子碱的反应：2＿+K b = K w / K a = K h+423 + H 3O+K a = K w / K b = K h5．特点：(1) 质子论中不存在盐的概念。
因为在质子论中，组成盐的离子已变成了离子酸和离子碱。
(2) 酸碱是共轭的，弱酸共轭强碱，弱碱共轭强酸（The stronger an acid, the weaker itsconjugate base; the stronger a base , the weaker its conjugate acid.）。
因此我们已知某酸的强度，就可以知道其共轭碱的强度。
6．优点：(1) 把酸碱反应扩大到气相、液相、电离和水解等反应；(2) 在水溶液中，质子论的酸强度标度与Arrhenius 理论中的酸强度标度是一致。
7．缺点：不能说明无质子型溶剂（如SO 3、BF 3）的酸碱反应，酸的定义范围并没有扩大。
四、电子论（Electron Theory ）（1923年 G.N.Lewis ）G.N.Lewis was the first to notice this aspect of acid- base reactions. He proposed a definition of acid and base that emphasizes the shared electron pair: A Lewis acid is defined as an electron-pair acceptor, and a Lewis base is defined as an electron-pair donor.1．定义：凡是能接受电子对的物种(species)，称为酸；凡是能给出电子对的物种，称为碱。
2．一般式： A + : B A : B Lewis acid Lewis base acid -base adduct 3．Types of reactions(1) adduct reaction ：H ＋+ : OH－H 2O(2) substitution reaction of acid ：234Cu(NH )4H +++24Cu 4NH +++ (3) substitution reaction of base ：234-Cu(NH )2OH++23Cu(OH)4NH + (4) both substitution reaction ：Ba(OH)2 + H 2SO 4BaSO 4↓ + 2H 2O4．优点：(1) 它包括了水离子论、溶剂论和质子论等三种理论；(2) 它扩大了酸的范围。
5．缺点：无统一的酸碱强度的标度。
由于电子论包括了所有的酸碱理论，所以该理论又称为广义酸碱理论。
酸碱电子论的提出，可以把所有的化学反应分为三大类： A + : B A : B 酸碱反应 R· + ·R 'R : R ' 自由基反应Red· + Ox Red ＋Ox －氧化—还原反应Practice Exercise ：Identify the Lewis acid and Lewis base in each of the following reactions: (a) CN －(aq) + H 2O(l) HCN(aq) + OH －(aq) (b) HIO(aq) + 2NH -(aq)NH 3(l) + IO －(aq) (c) (CH 3)3N(g) + BF 3(g)(CH 3)3NBF 3(s)(d) Fe(ClO 4)3(s) + 6H 2O(l) 3264e(H O)3ClO F aq aq ()()+-+(e) FeBr 3(s) + Br －(aq)4FeBr aq ()-。