大学高级无机化学经典课件02酸碱理论和非水溶液

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1、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.Brnsted(勃朗斯特)和Lowry(劳莱)的质子论四、G.N.Lewis(路易斯)的电子论六、Usanovich(乌萨诺维奇)的正负论五、Lux(鲁克斯)的氧化物—离子论等一、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

2、溶剂的H2O。SvanteAugustArrhenius瑞典化学家S.A.Arrhenius(阿仑尼乌斯)的电离论局限性：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。二、E.C.Franklin(弗兰克林)酸碱溶剂理论水的自偶电离：非水溶剂的自偶电离：该理论的提出和非水溶液化学的发展密切相关。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

3、。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。例如：酸碱溶剂自身电离酸碱酸碱反应2H2O=H3O++OH-HClNaOHHCl+NaOH=NaCl+H2O2NH3=NH4++NH2-NH4NO3NaNH2NH4NO3+NaNH2=NaNO3+2NH32H2SO4=H3SO4++HSO4-H2S2O7NaHSO4H2S2O7+NaHSO4=NaHS2O7+H2SO4N2O4=NO++NO3-NOClNH4NO3NOCl+NH4NO3=NH4Cl+2N2O42SO2=SO++SO3-SOClCs2SO32

4、SOCl+Cs2SO3=2CsCl+2SO22BrF3=BrF2++BrF4-SbF5AgFSbF5+AgF=AgSbF6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。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。三、由丹麦化学家Brnsted和美国化学家Lowry分别各自独立地提出。BrnstedJN丹麦物理化学家J.N.Brnsted(勃朗斯特)和Lowry(劳莱)的酸碱质子理论该理论对酸碱

5、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Brnsted酸和Brnsted碱(或质子酸和质子碱)，它们之间存在着共轭关系：酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过程。酸和碱均既可以是阴、阳离子，也可以是中性分子。H2O(l)+NH3(aq)→OH–(aq)+NH4+(aq)H2S(aq)+H2O(l)→H3O+(aq)+HS-(aq)水是两性HF(g)+H2O(l)→H3O+(aq)+F–(aq)气相中溶剂中HF(aq)+NH3(aq)→NH4+(aq)+F-(aq)共轭酸

6、碱对(1)共轭酸碱对(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。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。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

7、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。四、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。GNLewis美国物理化学家G.N.Lewis(路易斯)的酸碱电子论某一配位反应：M：metal；L：ligand判断Lewis酸和Lewis碱。Lewis酸和Lewis碱之间的基本反应是生成酸碱加合物。作为电子对受体的Lewis酸，先决条件是在它的分子、离子或原

8、子团中必须要有空轨道；作为Lewis碱的首要条件，是必须要有孤对电子。Lewis酸碱的范围极为广泛，它包容了前面所论及的三种酸碱定义，所以通常又把Lewis酸碱称为广义酸碱。某一含氢化合物HA，分别指出质子论和电子论下的酸。质子论下的酸：HA电子论下的酸：H+五