无机化学-05-1酸碱平衡

Logo南京医科大学药学院许贯虹酸碱平衡Logo酸碱理论的发展：酸碱电离理论酸碱质子理论酸碱电子理论Logo酸：凡是能给出质子H＋的物质HClH3O+H2OHCO3－碱：凡是能接受质子H＋的物质OH－Cl－H2OHCO3－酸、碱可以是阳离子、阴离子和中性分子Logo酸碱＋H＋HClCl－+H+H2OOH－+H+HCO3－CO32－+H+H2CO3HCO3－+H+酸碱半反应酸碱之间存在共轭关系共轭酸碱对：只相差一个质子的一对酸碱两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质酸碱质子理论中没有盐的概念共轭酸共轭碱Logo酸1碱2酸2碱1H3O++OH-H2O+H2OHAc+H2OH3O++Ac-NH4++H2OH3O++NH3H2O+Ac-HAc+OH-结论：酸碱反应实质是两对共轭酸碱对之间的质子传递反应中和反应电离平衡水解平衡Logo相对较强的酸和相对较强的碱反应生成相对较弱的碱和相对较弱的酸Logo酸：越容易给出质子，则酸越强，其对应的碱越弱碱：越容易接受质子，则碱越强，其对应的酸越弱共轭酸碱对中酸碱的强度是相互制约的Logo与酸碱本性有关HCl和H2CO3与溶剂有关HAc在水中表现为弱酸在液氨中表现为强酸HNO3H2O中强酸HAc中弱酸纯H2SO4中碱Logo拉平效应：将不同强度的酸拉平到溶剂化质子水平的效应液氨中，HCl和HAc都表现为强酸在冰醋酸中，其强度HClO4＞H2SO4＞HCl＞HNO3区分效应：能区分酸（碱）强度的效应其中具有区分效应的溶剂称为区分试剂Logo南京医科大学药学院许贯虹总之，酸碱质子论10扩大了酸和碱的范围，没有盐的概念扩大了酸碱反应的范围，解释了在气相或非水溶剂中进行的酸碱反应将酸碱强度和质子传递反应结合起来，把酸或碱的性质和溶剂的性质联系起来Logo质子理论认为，NaOH中OH－能得到质子是碱，Na+在质子理论中是酸还是碱？非酸非碱物质Logo凡能给出电子对的都是碱。凡能接受电子对的都是酸。路易斯酸碱理论中酸的范围扩大了，相应酸碱反应不再仅局限在只存在质子转移的反应Logo南京医科大学药学院许贯虹酸碱反应的实质：13形成配位键的反应；碱提供电子对，酸以空轨道接受电子对形成配位键。H＋＋:OH–HOHAlCl3＋Cl–AlCl4–Cu2++4:NH3Cu2+4(NH3)在有机化学和配位化学中应用广泛Logo酸碱平衡水的质子自递平衡弱酸/碱与水之间的质子传递平衡多元弱酸碱一元弱酸碱两性物质Logo=[H3O+]·[OH－]=[H+]·[OH－]H3O++OH-H2O+H2OH+酸碱酸碱1122水的质子自递平衡常数，也称水的离子积常温下为1×10-14适用于所有稀水溶液是温度函数Logo=－lgc(H+)H+的浓度0.001mol·L-1HCl溶液pH=30.001mol·L-1NaOH溶液pH=?常温下，KwΘ=[H+]·[OH－]＝1×10-14pH=11Logo判断：弱酸的Ka越大，给出质子能力越强，酸性越强，则溶液的酸度也越强？酸性指酸的强度酸度指溶液中H＋的浓度(严格讲应该是活度)LogoΘ=[H+]·[OH－]＝1×10－1425℃时，水的pH=c(H+)1×10-7mol·L-1，pH7，溶液呈酸性c(H+)＝1×10-7mol·L-1，pH＝7，溶液呈中性c(H+)1×10-7mol·L-1，pH7，溶液呈碱性判断题：pH＜7的溶液一定是酸性溶液？7不一定，需要看温度，不同温度有不同的KwΘLogo南京医科大学药学院许贯虹弱酸/碱与水之间的质子传递平衡19多元弱酸碱一元弱酸碱两性物质Logo南京医科大学药学院许贯虹一元弱酸（碱）的电离平衡20HB+H2OH3O+B-+O][HHB][]B[]OH[23iK[HB]][B][HaKKaΘ：弱酸的质子传递平衡常数酸的解离常数，简称酸（度）常数大小与酸的本性及温度有关KaΘ越大，酸给出质子的能力越强，酸越强Logo][H]B[HB][]OH[2-iK][B][OH[HB]bKKbΘ：弱碱的质子传递平衡常数碱的解离常数，简称碱（度）常数大小与碱的本性及温度有关KbΘ越大，碱接受质子的能力越强，碱越强Logo[HB]][B][HaK][B][OH[HB]bKWba]OH][H[KKKWbapppKKK25˚C时，14ppbaKKLogo酸常数与碱常数之积即为水的离子积常数酸的酸常数越大，该酸酸性越强，而其共轭碱的碱常数越小，碱的碱性越弱；反之亦然WbapppKKKLogo南京医科大学药学院许贯虹弱酸/碱与水之间的质子传递平衡24多元弱酸碱一元弱酸碱两性物质Logo南京医科大学药学院许贯虹多元酸（碱）的电离平衡25特点：在水溶液中的电离是分步进行的多元弱酸在水中分步电离出多个质子，称为分步电离或逐级电离Logo]POH[]OH][POH[K842324a21023.6]POH[]OH][HPO[K13243343a1079.4]HPO[]OH][PO[KKa1≫Ka2≫Ka3Logo=Kw/Ka3=2.09×10-2Kb2=Kw/Ka2=1.61×10-7Kb3=Kw/Ka1=1.44×10-12Kb1≫Kb2≫Kb3Logo南京医科大学药学院许贯虹平衡的移动——浓度的影响281.稀释定律2.同离子效应3.盐效应Logo初始浓度c00平衡浓度c-cαcαcαααcαcαcαcK1)1([HB]][B]O[H23aLogocK2a3]OH[cKc若α＜5%，则1-α≈12acK温度一定时，解离度随溶液浓度减小而增大稀释定律Logo＋＋Ac-平衡移动方向在弱酸或弱碱溶液中，加入与弱酸或弱碱含有相同离子的强电解质，使得弱酸或弱碱解离度降低的现象称为同离子效应Logo·L-1HAc溶液的解离度α，如果在1.00L该溶液中加入固体NaAc(不考虑溶液体积变化)，使其浓度为0.100mol·L-1，计算溶液的[H+]和解离度。HAc+H2OH3O+Ac-+(1)初始浓度c=0.10000平衡浓度c-cαcαcα%32.11032.1100.01074.1%5252acKαα＝，＜135aLmol1032.1100.01074.1]H[cKLogo(2)初始浓度c=0.10000.100平衡浓度0.100－[H+][H+]0.100＋[H+]0.100－[H+]≈0.100，0.100+[H+]≈0.10015aLmol1074.1]H[]H[][H0.100])[H(0.100][HK%0174.01074.1100.01074.1][H45HAccαα由1.32%降为0.0174%，［H+］降低约76倍。利用同离子效应可以来控制溶液的pH值Logo在弱电解质溶液中加入不含共同离子的强电解质，引起弱电解质电离度略有增大的效应称为盐效应HAc+H2OH3O+Ac-+I增大，离子的活度系数减小，而对分子的活度系数影响不大，而要维持平衡，上述平衡则要向解离方向移动。从而使弱酸的解离度略有增大。产生同离子效应时，必然伴随有盐效应，但同离子效应的影响比盐效应要大得多，所以一般情况下，不考虑盐效应也不会产生显著影响Logo一元弱酸（碱）溶液3.多元酸碱的电离平衡4.两性物质1.强酸和强碱以及强、弱酸（碱）混合溶液Logo强酸或强碱在水溶液中是全部解离的，pH值可直接由溶液浓度求得。当强酸或强碱的浓度太小时，不能忽略水解离出的H＋。Logo×10-8mol·L-1HCl溶液的pH值H2O+H2OH3O++OH-解：水解离的H＋浓度为xmol·L-1。电离平衡时x+1.0×10-8x18W288828WLmol10512.924)100.1(100.1100.1)100.1(xKxxxxxKpH=6.97Logo南京医科大学药学院许贯虹强、弱酸（碱）混合溶液38由于同离子效应，可忽略弱酸（碱）的电离，混合溶液的pH值可直接根据强酸（碱）求出例题：计算0.20mol·L-1HCl溶液和0.20mol·L-1HAc溶液等体积混合后溶液的pH值。解：混合后HCl和HAc的物质的量浓度都为0.10mol·L-1，HCl全部解离产生的[H+]=0.10mol·L-1，而HAc是弱电解质，设有xmol·L-1HAc发生电离HAc+H2OH3O+Ac-+电离平衡0.1-x0.1+xx≈0.1≈0.1pH＝1Logo