布朗斯特酸碱理论
作者&投稿:仲孙芬 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
铵离子应该看成是酸,原因是它能够给出质子而生成NH3;氨因此是碱,原因是它能够接受质子。推而广之,则酸中的阴离子可以看作碱。所以,酸所生成的盐,理所应当呈碱性。布朗斯特的理论进一步论证了不含氢的基(或离子)做质子给予体所需的条件。
1 酸碱理论
初阶段人们从性质上认识酸碱, 酸:使石蕊变红,有酸味; 碱:使石蕊变蓝,有涩味。当酸碱相混合时,性质消失。 当氧元素发现后,人们开始从组成上认识酸碱,以为酸中一含有氧元素;盐酸等无氧酸的发现,又使人们认识到酸中一定含有氢元素。
Arrhenius 的电离学说,使人们对酸碱的认识发生了一个飞跃。
HA = H+ + A- 电离出的正离子全部是 H+ ,
MOH = M+ + OH- 电离出的负离子全部是 OH- 。
进一步从平衡角度找到了比较酸碱强弱的标准,即 Ka , Kb 。 Arrhenius 理论在水溶液中是成功的。但其在非水体系中的适用性,却受到了挑战。 试比较下列两组反应:
2 H2O = OH- + H3O+ NaOH + (H3O)Cl = NaCl + 2 H2O
2 NH3 = NH2- + NH4+ NaNH2 + NH4Cl = NaCl + 2 NH3
溶剂自身的电离和液氨中进行的中和反应 ,无法用 Arrhenius 的理论去讨论,因为根本找不到符合定义的酸和碱。
1 酸碱的定义
在反应中给出质子的物质叫做酸 在反应中接受质子的物质叫做碱
2 酸碱的共轭关系
酸给出质子后,变成碱,
同理,碱接受质子后,变成酸。故有: 酸 = 碱 + 质子
处于上述关系中的一对酸和碱,互称为共轭酸碱。Cl- 是 HCl 的共轭碱 , 而 HCl 是 Cl- 的共轭酸。H2O 作为一种酸时,其共轭碱是 OH- ; 而 H2O 作为 一种碱 时,其共轭酸是 H3O+。
H2O 既可以给出质子作为酸,如在反应 H2O = H+ + OH- 中; 又可以接受质子作为碱,如在反应 H2O + H+ = H3O+ 中。 这种既能给出质子,又能接受质子的物质叫做两性物质。判断一种物质是酸还是碱,一定要在具体的反应中根据质子得失关系来判断。
强酸的电离
弱酸的电离平衡
弱碱的电离平衡
中和反应
弱酸盐的水解
弱碱盐的水解
酸和碱反应的实质是质子的转移,质子从酸Ⅰ转移给碱Ⅱ,从而生成酸 Ⅱ 和碱Ⅰ。
拉平效应和分辨效应
酸的强弱是通过给出质子的能力来判断的。于是一方面要看酸自身的能力,另一方面又和碱接受质子的能力有关。 比较 HClO4 , H2SO4 , HCl 和 HNO3 的强弱,若在 H2O 中 进行,由于 H2O 接受质子的能力所致,四者均完全电离,故比较不出强弱。若放到 HAc 中,由于 HAc 接受质子的能力比 H2O 弱得多,所以尽管四者给出质子的能力没有变,但是在 HAc 中却是部分电离。于是根据 Ka 的大小,可以比较其酸性的强弱
所以四者从强到弱依次是 HClO4 , H2SO4 , HCl , HNO3 。HAc 对四者有分辨效应, HAc 是四者的分辨试剂; 而 H2O 对四者有拉平效应, H2O 是四者的拉平试剂
酸碱的强弱
对于大多数的弱酸,H2O 是分辨试剂 ,可以根据它们在水中的电离平衡常数比较酸性的强弱。酸性次序如下:
HClO4
H2SO4 > H3O+ > HF > HAc > NH4+ > H2O > HS-
HCl
HNO3
在水中,Ka 可以体现出一种酸给出 H+ 的能力。例如 HAc ,
如何体现其共轭碱 Ac- 接受 H+ 的能力呢 ? 其碱式电离常数为 Kb。 但从水解平衡角度看,这个 Kb 正是 Kh 。 可见一对共轭酸碱的 Ka , Kb 之间有如下关系:
,或 Ka �6�1 Kb = Kw , Ka 和 Kb 之积为常数。
一对共轭酸碱中,酸的 Ka 越大,则其共轭碱的 Kb 越小,所以从酸性的次序就可以推出其共轭碱的强度次序。
ClO4-
HSO4- < H2O < F- < Ac- < NH3 < OH- <
Cl-
NO3-
反应的方向
酸碱反应中,质子总是从强酸向强碱转移,生成弱酸和弱碱。 例如, HCl + H2O = H3O+ + Cl-
强酸 强碱 弱酸 弱碱
又如反应 HAc + H2O = H3O+ + Ac-
弱酸 弱碱 强酸 强碱
反应自发进行的方向是从右向左, 从强酸强碱生成弱酸弱碱。
HNO3 + H2O = H3O+ + NO3- 完全电离,在水中 比 H3O+ 更强的 HNO3 一定会和强碱 H2O 反应,生成 H3O+ 和弱碱 NO3- 。可以作出结论: 在水中能大量存在的最强的质子酸是 H3O+ 。同理,在水中能大量存在的最强的质子碱是 OH- 。比 OH- 更强的碱,如 将与 H2O 反应生成 OH-
酸碱的质子理论也有局限性: 对于不含有质子的物质,如 , 等不好归类,对于无质子转移的反应,如
+ Cl- = AgCl 也难以讨论
1 酸碱的定义
凡是能提供电子对的物质都是碱,碱是电子对的给予体。如,
OH- , CN- , NH3 , F- 等。
凡是能接受电子对的物质都是酸,酸是电子对的接受体。如,
H+ , BF3 , Na+ , Ag+ 等。
2 酸碱反应和酸碱配合物
对于酸碱的识别,也要在具体的反应中进行。几乎所有的金属离子都是 Lewis 酸 ,负离子几乎都是碱,而酸和碱的反应的生成物都是酸碱配合物。
3 取代反应
酸取代反应
酸 H+ 取代了酸碱配合物[Cu(NH3)4]2+中的酸 。
H+ 取代了酸碱配合物 Al(OH)3 中的 。
碱取代反应
OH- 取代 NH3 。
双取代反应
两种酸碱配合物交换成分。
酸碱的电子理论适应性强,大多数物质都可以包括在酸,碱及其配合物中,大多数的化学反应都可以归为酸,碱及其配合物之间的反应。其不足之处在于酸碱的特征不明确。
蒸陶如双:[选项] A. HNO3 B. H2SO4 C. OH- D. HCO3-
休宁县15153322667: 布伦斯特酸碱理论与路易斯酸碱理论的区别? - ?
蒸陶如双:[答案] 前者是酸碱质子理论,认为:凡是能给出质子的物质是酸,凡能接受质子的物质的是碱;后者是酸碱电子理论,认为:酸是电子对的受体,是任何可以接受外来电子对的离子或分子,碱是电子对的给于体,是任何可以给出电子对的分子或离子
休宁县15153322667: Lewis酸碱理论的理论发展 - ?
蒸陶如双: 布朗斯特酸碱理论概念的核心系于分子或离子间的质子转移,显然无法对不涉及质子转移,但却具有酸碱特征的反应做解释.这一不足在布朗斯特概念提出的同年由美国化学家路易斯提出的另一个更广的酸碱概念所弥补,但后者直到20世纪30年代才开始在化学界产生影响. 酸碱电子理论(the electronic theory of acid and alkali),也称广义酸碱理论、路易斯(lewis)酸碱理论,是1923年美国物理化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯(Lewis G N)提出的一种酸碱理论,它认为:凡是可以接受外来电子对的分子、基团或离子为酸;凡可以提供电子对的分子、离子或原子团为碱.这种理论包含的酸碱范围很广.
休宁县15153322667: 常见布朗斯特酸有那些?乙酸算一个,那么与之类似的有机酸有那些? - ?
蒸陶如双:[答案] 亦称“酸碱质子理论”.由丹麦化学家布朗斯特和英国化学家劳里于1923年提出.他们认为凡能释放质子的分子或离子(如H2O、HCL、NH4 、HSO4等)称为酸;凡能接受质子的分子或离子(如H2O、NH3、Cl等)称为碱. 所以羧酸应该都算作布朗斯...
休宁县15153322667: 碳酸氢根离子 是酸还是碱?(酸碱质子理论) - ?
蒸陶如双:[答案] 根据酸碱质子理论,碳酸氢根离子既是酸也是碱,即所谓的两性物质.碳酸氢根离子既可以释放质子(氢离子,H+):HCO3-≒H+ +CO3 2-;又能接受氢离子:HCO3- +H+ = H2O+CO2↑. 酸碱质子理论(布朗斯特-劳里酸碱理论)是丹麦化学家布朗斯特...
休宁县15153322667: 怎样判断有机物的酸碱性?有机物酸碱度的概念和无机溶液一样吗?比方乙醇的酸碱性怎么判断? - ?
蒸陶如双:[答案] 有机物一般电离很弱,用不到无机水溶液的那一套酸碱性的判断 有机物的酸碱理论有两套,都有涉及 1、布朗斯特酸碱理论,能给出质子的叫做酸,能接受质子的叫做碱 2、路易斯酸碱理论,能接受电子对的叫做酸,能够给出电子对的叫做碱 这两个...
休宁县15153322667: 什么是bronsted acids?HC2H3O2是碱吗? - ?
蒸陶如双:[答案] 第一个问题:什么是bronsted acids bronsted acids即布朗斯特(bronsted)的酸碱质子理论定义的酸. 酸碱的质子理论(Bronsted理论) 1 酸碱的定义 在反应中给出质子的物质叫做酸 在反应中接受质子的物质叫做碱 2 酸碱的共轭关系 酸给出质子后...
休宁县15153322667: 据布朗斯特酸碱理论,下列各组酸碱对中,属于共轭酸碱对的是() A、H3...?
蒸陶如双: 路易斯酸碱理论亦称“广义酸碱理论”.1923年美国化学家路易斯提出了一个更为广泛的酸碱定义,即电子理论或路易斯理论.凡能提供电子对的物种叫作碱;凡能从碱接受电子对的物种称作酸.因此,路易斯酸也叫电子对接受体,路易斯碱也...