大学高级无机化学经典课件酸碱理论和非水溶液

例如：N 4 C H N l a 2 N N 3 (lH ) N H a 2 N C 3 ( l) H 酸碱
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溶剂自身电离
酸碱
2H2O = H3O+ + OH-
2NH3 = NH4+ + NH22H2SO4 = H3SO4+ + HSO4N2O4 = NO+ + NO32SO2 = SO+ + SO32BrF3=BrF2+ + BrF4-
Bn rs 酸 ( tH e ) d b Bn rs 碱 ( t b e ) H d
酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过 程。
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H 2O O H H N4 H N3H H HP 4 2 O P4 3 O H [ F ( H 2 e O ) 6 ] 3 [ F ( H 2 e O ) 5 O ] 2 H H
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酸碱溶剂理论对溶剂的要求：必须是能够 发生自偶电离的极性溶剂。
酸碱溶剂理论扩大了溶剂范围，也扩展了 酸碱概念，它包容了Arrhenius的酸碱理 论。 其局限性表现在它不适用于不电离的 溶剂中的酸碱体系，更不适用于无溶剂的 酸碱体系。
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第2章 酸碱理论和非水溶液
2.1 酸碱概念的发展 一、S. A. Arrhenius(阿仑尼乌斯)的电离论
二、E. C. Franklin(弗兰克林)的溶剂论
三、J. N. Brnsted(勃朗斯特)和Lowry( 的质子论
四、G. N. Lewis(路易斯)的电子论 五、Lux(鲁克斯)的氧化物—离子论等 六、Usanovich(乌萨诺维奇)的
三、
Brnsted J N 丹麦物理化学家
J. N. Brnsted(勃朗斯特)和 Lowry(劳莱)的酸碱质子理 论
由丹麦化学家Brnsted和美国化学家Lowry 分别各自独立地提出。
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该理论对酸碱的定义是：凡能释放质子的任 何物质是酸，凡能接受质子的任何物质是碱， 质子给予体和质子接受体分别称为Brnsted 酸和Brnsted碱(或质子酸和质子碱)，它们 之间存在着共轭关系：
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四、
G. N. Lewis(路易斯)的 酸碱电子论
G N Lewis 美国物理化学家
酸是接受电子对的物质，碱是给出电子对的 物质。酸碱反应不再是质子的转移而是电子 对的转移。
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一、
S. A. Arrhenius(阿仑尼乌斯Leabharlann Baidu 的电离论
Svante August Arrhenius 瑞典化学家
是第一个酸碱理论。对于酸、碱的定义是： 酸是在水溶液中能够电离，产生的阳离子全 部都是H+的物质；碱是在水溶液中能够电 离，产生的阴离子全部是OH-的物质。酸与 碱中和反应的本质是H+和OH-化合生成作为 溶剂的H2O。
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局限性：1. 酸碱反应可在非水溶剂中进行； 2. 也可在无溶剂的非液态体系中 进行； 3. 不能解释不含OH-的分子在水中 所表现的碱性。
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二、 E. C. Franklin(弗兰克林)酸碱溶剂理论
该理论的提出和非水溶液化学的发展 密切相关。 水的自偶电离：
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在酸碱质子理论中，没有盐的概念，酸碱 之间的反应发生了质子传递，生成新的酸 和新的碱。 质子传递反应和环境无关，适用于各种体 系。 酸碱质子理论包容了酸碱电离理论。该理 论的局限性是它所定义的酸必须含有可离 解的氢原子，不能包括那些不交换质子而 又具有酸性的物质。
2H2O H3OO H
非水溶剂的自偶电离：
2NH3(l)NH4 NH2 2SO2(l)SO2 SO32
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由此，美国化学家Franklin提出了溶剂体系 的酸、碱定义：在任何溶剂中，凡能增加和 溶剂相同阳离子的物质就是该溶剂中的酸； 凡能增加和溶剂相同阴离子的物质就是该溶 剂中的碱。酸碱中和反应的实质就是具有溶 剂特征的阳离子和阴离子相互作用形成溶剂 分子。
HCl
NH4NO3 H2S2O7 NOCl SOCl SbF 5
NaOH
NaNH2 NaHSO4 NH4NO3 Cs2SO3 AgF
酸碱反应
HCl+NaOH=NaCl+H2O
NH4NO3+NaNH2=NaNO3+2NH3 H2S2O7+NaHSO4=NaHS2O7+H2SO4 NOCl+ NH4NO3=NH4Cl+2N2O4 2SOCl + Cs2SO3 = 2CsCl +2SO2 SbF 5+ AgF =AgSbF6
HA N c3H Ac N4 H
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由于未溶剂化的质子不能在溶液中存在， 因此，每一共轭酸碱对只能和另一共轭酸 碱对相伴发生质子得失。某酸失去的质子 马上被某碱接受。
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酸碱反应的实质
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
气相中 溶剂中
HHFF((ga)q)++HN2OH(3l()a→q)H→3ONN+H(Ha4q4++)((aa+qqF))+–(Fa-q(a)q)
水 是
H2O(l) + NH3(aq) →OH –(aq) +NNHH44++((aaqq))
两 H2S(aq) + H2O (l) →H 3O+ (aq) + HS-(aq) 性
酸和碱均既可以是阴、阳离子，也可以是
中性分子。
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A(1)B(1)H 共轭酸碱对(1) B(2)H A(2) 共轭酸碱对(2)
A ( 1 ) B (2 ) B ( 1 ) A (2 )
通常把反应式中的反应物称为“酸”或“碱” 而把产物当作与之对应的共轭物。
A(1)是酸，B(1)是A(1)的共轭碱； B(2)是碱，A(2)是B(2)的共轭酸。