《c酸碱和溶剂化学》PPT课件

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1、第二章酸碱和溶剂化学酸碱理论电子酸碱理论及HSAB规则质子酸碱和质子溶剂溶剂化学水合焓非水质子溶剂体系(酸性质子溶剂碱性质子溶剂、亲核质子溶剂类水两性溶剂)非质子溶剂体系(vanderWaals溶剂Lewis碱溶剂离子传递溶剂熔盐体系)酸碱强度的量度水溶液中质子酸碱的强度(影响质子酸碱强度的因素水溶液中质子酸碱的强度含氧酸的酸性)非水溶剂中的质子酸碱的强度电子酸碱的强度超酸和魔酸习题：1，2，3，4，5，6，7，8，9要点酸和碱不能简单地分别定义为在电离时会产生H＋离子和OH－离子的物质。即使是酸,在水溶液中也不能产生游

2、离H＋离子。由于H＋是个裸露的原子核,其半径极小,为Li＋离子半径的五万分之一，其电荷密度很大(为Li＋离子的2.5×109倍)，易与水分子的氧生成氢键。换句话说，裸露的原子核在水中是不可能稳定存在的，易被水合。2.1酸碱理论H＋(g)离子水合时放出大量的热量：H＋(g)H＋(aq)△Hθ＝－1091.1kJ·mol－1如此多的热量表明水合趋势很大，H＋在水中是同水分子结合在一起而存在的:HHH如HO:HO······HOHH(H3O＋)(H5O2＋)酸在水中产生的是H3O＋(写成H3O＋是一种简化,意指H＋是与H2O结

3、合在一起的):HHHH此外，在某些离子型晶体中也存在氧鎓离子H3O＋，如H3O＋ClO4－(s)。O······HCl→[OH]＋＋Cl－H2O2.1.1Lewis电子酸碱理论及HSAS规则Lewis(路易斯)电子酸碱理论Lewis电子酸碱理论是一个广泛的理论，它完全不考虑溶剂，实际上许多Lewis酸碱反应是在气相中进行的。在Lewis酸碱反应中，一种粒子的电子对用来与另一种粒子形成共价键。“供给”电子对的粒子是碱，而“接受”电子对的粒子是酸。反应可以写成：A(酸)＋:B(碱)A←B显然，Lewis酸应该有空的价轨道，这

4、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。右图示出Lewis酸碱的可能轨道重叠，左边是酸的空轨道的情形(空轨道的情形未画出)。根据这种反应的实质，可以把Lewis酸称作电子接受体或亲电试剂，而把Lewis碱叫作电子给予体或亲核试剂。属于Lewis酸的有:①正离子，如Cu2＋、Ni2＋、Al3＋，这些金属离子包含有可用于成键的未被占据的价轨道；②含有价层未充满原子的缺电子化合物，如BX3，AlX3；③含有价层可扩展的原子的化合物，如SnCl4(利用外层空

5、d轨道)。属于Lewis碱有：①阴离子；②具有孤对电子的中性分子，如NH3、H2O等；③含键的分子(可将电子给出)。许多Lewis酸碱反应的实质是酸碱的传递反应：如：B:＋B’→A＝B→A＋:B’(碱的置换或酸的传递)A＋B→A’＝B→A＋A’(酸的置换或碱的传递)B→A＋B’→A’＝B→A’＋B’→A(酸碱同时传递)研究表明，要判定哪一个Lewis碱强和哪一个弱,即要对Lewis碱搞一个相对的碱度系统标准是十分困难的。当用不同的酸作参比标准时，可以得到不同的碱度系统标准。如，卤素离子(碱)对Al3＋离子给电子能力为

6、：I－＜Br－＜Cl－＜F－但卤素离子(碱)对Hg2＋离子的给电子能力却有相反的顺序：F－＜Cl－＜Br－＜I－类似的颠倒现象很多。同样，要对Lewis酸搞一个相对的酸度系统标准也是十分困难的，当时，可以得到不同的酸度系统标准。用不同的碱作参比标准为了说明上述的颠倒现象，Pearson提出了软硬酸碱的概念。把Lewis酸碱分成硬的、交界的和软的酸碱。软酸、软碱之所以称为软，是形象地表明它们较易变形；硬酸、硬碱之所以称为硬，是形象地表明它们不易变形。HSAB规则换句话说，软酸或软碱是其价电子容易被极化或容易失去的酸或碱，而

7、硬酸或硬碱则是其价电子与原子核结合紧密且不容易被极化或不容易失去的酸或碱。具体地说，硬酸中接受电子的原子较小、正电荷高,其价电子轨道不易变形(用一句话说就是硬酸是受体原子对外层电子的吸引力强的酸)。像Al3＋离子及BF3之类的化合物都是硬酸的例子。软酸中接受电子的原子较大、正电荷数目低或者为0,以易变形的价电子轨道去接受电子(用一句话说就是软酸是受体原子对外层电子的吸引力弱的酸)。金属原子、Hg2＋离子及InCl3之类化合物即是典型的软酸。硬碱和软碱可以按照同样的原理处理：硬碱中的价电子结合紧密，软碱中的价电子容易被极化

8、。典型的硬碱是一些较小的阴离子如F－离子，对称的含氧酸阴离子，如ClO4－，以及具有小的给予体原子的分子如NH3等。典型的软碱是一些较大的阴离子如I－、H－，或者含有较大的给予体原子的分子。下面列出了硬酸、硬碱、软酸、软碱以及交界酸碱的一些例子。在反应时，硬酸和硬碱比硬酸与软碱更易结合形成加合物，而软酸和软碱比软酸和