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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,酸堿理論基礎,1,3.1,布朗斯特酸堿,The Br,nsted-Lowry acid-base model,3.2,路易斯酸堿,The Lewis acid-base model,3.3,酸堿平衡,Acetic-alkali equilibrium,2,經典的,Arrhenius,酸堿理論,在水溶液中,所有的酸都電離出氫離子，,所有的堿都,電離出,氫氧根離子。,這個理論要求堿必須有,OH,基團，但是,NH,3,這樣的物質，雖然沒有,OH,基團，,但毫無疑問它也是堿。,Arrhenius,酸堿理論另一個問題

2、是沒有,考慮到溶劑（,H,2,O,）擔當?shù)慕巧?3,1,定義,2,共軛酸堿對,3,布朗斯特平衡,4,酸堿性強弱與分子結構的關系,Brnsted,Lowry,酸堿（質子）理論,4,酸就是質子供體，堿就是質子受體。,酸堿反應指質子由供體向受體的轉移過程,Arrhenius,理論的兩個問題這里就可以解決了，我們以,NH,3,與,H,2,O,反應為例。,5,共軛酸堿對,半反應,(,Half reaction,),的概念,它的一個半反應是作為酸的,H,2,O,分子給出質子生成它的,共軛堿,(,conjugate base,),OH,:,H,2,O H,+,+OH,另一個半反應是作為堿的,NH,3,分子

3、接受質子生成它的,共軛酸,(,conjugate acid,),:,NH,3,+H,+,6,酸給出質子的趨勢越強，生成的共軛堿越弱，反之亦然；堿接受質子的趨勢越強，生成的共軛酸越弱，反之亦然。,7,質子理論中無鹽的概念,，電離理論中的鹽，在質子理論中都是離子酸或離子堿。,任何布朗斯特酸堿反應都涉及兩個共軛酸堿對。,一種物質是酸是堿,取決于它參與的反應；既可為酸又可為堿的物質叫兩性物質,(,Amphoteric substance,),。,8,9,兩個共軛酸堿對之間的質子傳遞,酸越強，其共軛堿越弱；堿越強，其共軛酸越弱,反應總是由相對較強的酸和堿向生成相對較弱的堿,和酸的方向進行,酸堿反應的實質

4、,10,11,按照質子理論的酸堿反應 名稱,HOAc+NH,3,OAc,+NH,4,+,成鹽反應,酸,1,堿,2,堿,1,酸,2,H,2,O+H,2,O OH,+H,3,O,+,自解離反應,酸,1,堿,2,堿,1,酸,2,H,2,O+Ac,OH,+HAc,弱酸鹽水解,酸,1,堿,2,堿,1,酸,2,酸和堿的解離反應,12,酸和堿的中和反應,鹽的水解,H,+,H,+,H,+,H,+,H,+,H,+,13,布朗斯特酸堿反應可寫為如下通式,:,顯然，布朗斯特酸堿反應是堿,A,與堿,A,爭奪質子的反應，,堿的強弱影響著酸的強度,。,該反應的標準平衡常數(shù),叫酸性常數(shù),(,Acidity constant

5、,),也叫酸的,電離常數(shù),(,Acid ionization constant,):,HA+A,A+HA,HA(,aq,)+H,2,O(,l,)A,(,aq,)+H,3,O,+,(,aq,),14,1,定義及相關概念,2,有代表性的路易斯酸,路易斯酸,15,布朗斯特酸堿概念的核心系于分子或離子間的質子轉移，顯然無法對不涉及質子轉移、但卻具有酸堿特征的反應做解釋。這一不足在布朗斯特概念提出的同年由美國化學家路易斯提出的另一個更廣的酸堿概念所彌補，但后者直到,20,世紀,30,年代才開始在化學界產生影響。,Lewis G N,美國物理化學家,16,路易斯酸,是指能作為,電子對受體,的原子、分子或離

6、子,;,路易斯堿,則指能作為,電子對供體,的原子、分子或離子；,酸堿反應,是電子對受體與電子對供體之間,形成配位共價鍵,的反應。,17,水溶液的酸堿性,一、水的自偶電離,純水有微弱的導電性，表明它有微弱的自偶電離。,按酸堿質子理論討論,:,H,2,O+H,2,O=H,3,O,+,+OH,-,酸,1,堿,2,酸,2,堿,1,簡寫為：,H,2,O=H,+,+OH,-,18,pH,標度,為了方便指示水溶液的酸堿性，丹麥科學家,S.P.L.Srensen,在,1909,年提出,pH,標度。,定義：,pH=-lg H,+,（,SI,規(guī)定：物理量變量的符號用斜體字書寫，,但,pH,例外，用正體字母書寫）,

7、pH=7.0,溶液呈中性,pH 7.0,溶液呈堿性,19,溶液的酸堿性及,pH,標度（續(xù)）,同樣，定義,pOH=-lg OH,-,水溶液中，,H,+,OH,-,=K,w,(=1.0,10,-14,),兩邊取負對數(shù)：,pH+pOH=pK,w,=14.00 (R.T.),20,1,、一元弱酸,If,x,c,0,(HA),c,0,(HA),x,c,0,(HA),and,c,0,(HA)/,K,a,q,500,HA +H,2,O,A,+H,3,O,+,c,0,(HA),c,0,(H,2,O)0 0,c,0,(HA),x,c,0,(H,2,O),x,x x,pH=-lg H,+,pKa=-lgKa,21

8、,B +H,2,O,BH,+,+OH,c,0,(B),c,0,(H,2,O)0 0,c,0,(B),x,c,0,(H,2,O),x,x x,2,、一元弱堿,If,x,c,0,(B),c,0,(B),x,c,0,(B),and,c,0,(B)/,K,b,q,500,pKa=-lgKb,pOH=-lg OH,-,22,23,酸堿在有機化學中的應用,1.,有機反應的催化劑,除自由基和協(xié)同反應外，有機反應均可看作是酸堿反應。,Lewis,酸：,Lewis,堿：,AlCl,3,SnCl,4,TiCl,4,BF,3,FeCl,3,Ag,Cu,Pd,Pt,R,4,N,+,OH,-,24,2.,親核加成反應中

9、的酸堿反應,所有的親核加成反應都認為是酸堿反應。,醛、酮、酸及其衍生物是酸，親核試劑是堿。,堿 酸,堿 酸,格氏試劑與羰基化合物的加成反應,羰基與氫化鋰鋁的還原反應,25,3.,親電加成反應中的酸堿反應,所有的親電加成反應都認為是酸堿反應。,烯烴、炔烴、或小環(huán)烷烴是堿，親電試劑是酸。,烯烴與氯氣的加成反應,堿 酸,堿 酸,酸 堿,26,4.,親核取代反應中的酸堿反應,所有的親核取代反應都認為是酸堿反應。,鹵代烴是酸，親核試劑是堿。,鹵代烴的腈解,RX +NaCN RCN,醇與鹵化氫的反應,ROH +HX RX,酸 堿,堿 酸,3.6,酸堿在有機化學中的應用,27,5.,親電取代反應中的酸堿反應,所有的親電取代反應都認為是酸堿反應。,芳烴是堿，親電試劑是酸。,堿 酸,堿 酸,酸 堿,