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
§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。
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。
酸碱理论
＿
4．用质子理论来解释一些反应：
(1) 气相中的酸碱反应： HCl(g)
A1
(2) 离解反应（dissociation reactions）：
H+
a. auto ionization ： H2O
+ H+
H2O
Kw
H3O
+
+
OH
＿
b. acid ionization ： HAc
− 、 HCO 3 ? What is the conjugate acid of each of the following bases： CN − 、 H 2S 、 PH + 4 − − 、 H 2 O 、 HCO 3 ? SO 2 4
－
H+ + NH3(g) B2
＋
Lewis base
－
acid−base adduct H2O
(1) adduct reaction：H + : OH
Cu 2 + + 4NH + 4 2+ (3) substitution reaction of base： Cu(NH 3 ) 4 + 2OH Cu(OH) 2 + 4NH 3 (4) both substitution reaction：Ba(OH)2 + H2SO4 BaSO4↓+2H2O 4．优点： (1) 它包括了水离子论、溶剂论、质子论三种理论； (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：
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。
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：
第3章酸碱理论
酸碱强度
注意
Evans 表格直观好用； Bordwell的编辑全面好查， 可以联合使用 有两种数值：在水和DMSO测得的
质子酸可以比较水溶液的数值，数值更准确 非质子酸在水中测不到，不可将水中的数值与DMSO中的 数值进行比较 只比较pKa值，pKb值是针对谁体系的，所以在非水体系 一般不比较pKb，如果要比较碱性，通常可以用共轭酸的 pKa比较 DMSO中数值准确度不高，相差较小的二者之间很可能在 不同体系会有酸性强弱颠倒的情形
软硬酸碱概念(HSAB concept )
Hard acids and hard bases
small atomic/ionic radius high oxidation state low polarizability high electronegativity (bases) hard bases –Low HOMO, hard acids-Low LUMO large atomic/ionic radius low or zero oxidation state high polarizability low electronegativity soft bases –high LUMO, soft acids-high HOMO
游离质子根本不存在！ 事实上，H+不可能游离存在，它一定会与其他富电子物质 结合在一起(浓酸稀释放热！)。 在非质子溶剂中，有的物质表现出明显的酸的性质 酸和碱不是孤立概念，而是相关概念 酸总是相对于碱而言，酸和碱始终伴随某个化学反应
酸碱概念
电子理论
theory, 1923年 酸碱反应的实质是电子(电子是酸碱的本质) 包含了质子理论 概括了质子反应体系与非质子反应体系 可以解释所有化学反应，即所有化学反应可 以用酸碱反应模型概括
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。
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。
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
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
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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对配合物稳定性的判别和其反应机理的解释
阿伦尼乌斯酸碱电子理论（酸:在水溶液中凡是电离产生的阳离子全部是H+的物质。
碱:在
水溶液中,凡是电离产生的阴离子全部是OH-的物质。
）也遇到一些难题，如：①在没有水存
在时，也能发生酸碱反应，例如氯化氢气体和氨气发生反应生成氯化铵，但这些物质都未电
离。
②将氯化铵溶于液氨中，溶液即具有酸的特性，能与金属发生反应产生氢气，能使指示
剂变色，但氯化铵在液氨这种非水溶剂中并未电离出氢离子。
③碳酸钠在水溶液中并不电离
出氢氧根离子，但它却是一种碱。
要解决这些问题，必须使酸碱概念脱离溶剂（包括水和其
他非水溶剂）而独立存在。
其次酸碱概念不能脱离化学反应而孤立存在。
如何解决 酸碱质子理论
凡是可以释放质子（氢离子，H+）的分子或离子为酸（布朗斯特酸），凡是能接受氢离子的
分子或离子则为碱（布朗斯特碱）。
酸 + 碱≒共轭碱 + 共轭酸
酸在失去一个氢离子后，变成共轭碱；而碱得到失去一个氢离子后，变成共轭酸。
以上反应
可能以正反应或逆反应的方式来进行，不过不论是正反应或逆反应，均维持以下的原则：酸
将一个氢离子转移给碱。
例如：HCl 是酸，放出质子给NH3，然后转变成共轭碱Cl-，NH3是碱，接受质子后转变成
共轭酸NH4+。
酸和碱可以是分子，也可以是阳离子和阴离子。
酸和碱是统一在对质子的关系上
但是，该理论也有它的缺点，例如，对不含氢的一类化合物的酸碱性问题，却无能为力。
路易斯酸碱电子理论
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。
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：CaO 与SO3的反应，在这一反应中，CaO 并未接受质子，但它具有孤对电子，这对
电子可以用来使SO3中的硫原子达到稳定的8电子层结构，所以CaO 是碱。
SO3在反应中
虽然没有释放质子 ，但其中的硫原子能够接受CaO 中氧原子的孤对电子而达到稳定的8电
子层结构，所以SO3是一种酸。
这一理论很好地解释了一些不能释放出质子的物质也是酸。
路易斯酸碱理论解释了许多有机反应也是酸碱反应，例如CH3+、C2H5+、CH3CO+都是酸，
分别与碱H+、OH-、C2H5O-结合成加合物CH4、C2H5OH 、CH3COOC2H5。
软硬酸碱理论
基础是路易斯酸碱电子论
根据酸碱物质的原子其价电子的不同性质,可建立软硬酸碱理论,将酸碱物质分类为硬酸
、软酸、硬碱、软碱和中间酸碱。
硬酸：体积小，正电荷多，不易变形原子对外层电子的吸引力强。
软酸：体积大正电荷少易变形，而且有易激发的d电子，原子对外层电子的吸引力弱
硬碱：不易变形，电负性大，难氧化，对外层电子吸引力强，难失去电子
软碱：易变形，电负性小，易氧化，对外层电子吸引力弱，难失去电子
中间酸碱：介于软硬之间的酸碱称为中间酸碱
HSA B原理其内容可概括为:“硬亲硬,软亲软,软硬交界不稳定.”也就是说,硬酸倾向与硬碱结合,软酸倾向与软碱结合它们形成的配合物稳定性大;而软硬结合形成的配合物不稳定,而且反应速度较慢。
氢原子与电负性大、半径小的原子X（氟、氧、氮等）以共价键结合，若与电负性大的原子
Y（与X相同的也可以）接近，在X与Y之间以氢为媒介，生成X-H…Y形式的键，称为氢键。
（X与Y可以是同一种类原子，如水分子之间的氢键）。
形成的条件
（1）与电负性很大的原子A 形成强极性键的氢原子。
（2）较小半径、较大电负性、含孤对电子[1]、带有部分负电荷的原子B (F、O、N)
氢键的本质: 强极性键(A-H)上的氢核与电负性很大的、含孤电子对并带有部分负电荷的原子B之间的静电引力。
（3）表示氢键结合的通式
氢键结合的情况如果写成通式，可用X－H…Y①表示。
式中X和Y代表F，O，N等电负性大而原子半径较小的非金属原子。
X和Y可以是两种相同的元素，也可以是两种不同的元素。
电负性
“电负性是元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度”。
元素电负性数值越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强
利用电负性值时，必须是同一套数值进行比较。
比较有代表性的电负性计算方法有3种。
氟> 氧> 氯> 氮> 溴> 碘> 硫> 碳
铝>铍>镁>钙>锂>钠>钾
一般来说，周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大；周期表从上到下，元素的电负性逐渐变小。
配位原子电负性越大，给出电子的能力越弱
一个原子或离子价轨道数目与它所在周期表的位置有关,第二周期元素只有s2、补轨道参于杂化,而过渡元素与过渡后元素是(n一1)d、sn、np轨道(有时n)d参于杂化,通常只有斓系和铜系元素才考虑f轨道的杂化。
.
过渡元素(transition elements)是元素周期表中从ⅢB族到VⅢ族的化学元素。
这些元素在原子结构上的共同特点是价电子依次充填在次外层的d 轨道上，因此，有时人们也把镧系元素和锕系元素包括在过渡元素之中。
另外，ⅠB族元素(铜、银、金)在形成+2和+3 价化合物时也使用了d电子；ⅡB族元素(锌、镉、汞)在形成稳定配位化合物的能力上与传统的过渡元素相似，因此，也常把ⅠB和ⅡB族元素列入过渡元素之中。
杂化轨道理论是用来说明分子几何构型及价键结构的重要理论,在解释分子的空间构型方面取得了相当大的成功。
杂化轨道理论认为,在分子的形成过程中,为了增强成键能力使分子稳定性增加,中心原子趋向于将能量相近而类型不同的原子轨道重新组合(即杂化)成能量、形状和方向与原来不同的新的原子轨道(即形成杂化轨道)。
配离子为什么比较稳定,按照价健理论,在形成配离子时,中心离子或原子所提供的空轨道必须杂化,形成一组等价的空的杂化轨道,用以接受配位体的孤对电子,为了减少斥力,增加成键能力,杂化轨道应具有一定的伸展方向性,一定的杂化方式就有一定的空间构型。
因此,配离子的不同几何构型是由于中心离子采用不同的杂化轨道与配位体中的配位原子配位成键的结
果。
对于配离子,只要知道配位体提供的配位原子数,就能知道中心原子需提供几个空轨道进行杂化,形成怎样的空间结构
σ键（sigma bond）
由两个原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠导致电子在核间出现概率增大而形成的共
价键，叫做σ键，可以简记为“头碰头”（见右图）。
[11]σ键属于定域键，它可以是一般共
价键，也可以是配位共价键。
一般的单键都是σ键。
原子轨道发生杂化后形成的共价键也是σ键。
由于σ键是沿轨道对称轴方向形成的，轨道间重叠程度大，所以，通常σ键的键能比较大，不易断裂，而且，由于有效重叠只有一次，所以两个原子间至多只能形成一条σ键。
π键
成键原子的未杂化p轨道，通过平行、侧面重叠而形成的共价键，叫做π键，可简记为“肩并肩”（见右图）。
[11]π键与σ键不同，它的成键轨道必须是未成对的p轨道。
π键性质各异，有两中心，两电子的定域键，也可以是共轭Π键和反馈Π键。
两个原子间可以形成最多2条π键，
δ键。