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1、第五章:電離平衡與酸堿理論(ionizationequlibrium,acidandbasictheory)酸堿理論弱酸,弱堿的電離平衡同離子效應(yīng)和緩沖溶液鹽的水解主要內(nèi)容:注意:1.活度概念2.公式推導(dǎo),近似公式,重視忽略3.多重平衡§1.強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論1923年德拜和休克爾一、離子氛(ionicatmosphere)中心離子周圍的那些異號離子群叫做離子氛二、離子強(qiáng)度---離子相互作用I=1/2∑(mizi2)zi離子電荷數(shù)mi離子濃度(mol/kg)衡量溶液中離子和它的離子氛之間相互作用的強(qiáng)弱離子強(qiáng)度僅與各離子的濃度及電荷數(shù)有關(guān)0.1mol·dm?3的溶液,表觀電離度
2、大于30%的電解質(zhì)為強(qiáng)電解質(zhì),表觀電離度小于3%的電解質(zhì)為弱電解質(zhì)。三、活度和活度系數(shù)a/m=ff:活度系數(shù):溶液中離子之間牽制作用的大小電解質(zhì)溶液中離子實際發(fā)揮作用的濃度稱為有效濃度,即為活度(activity)。通常用a表示a=fm離子活度系數(shù)的影響因素:①離子濃度②離子電荷離子強(qiáng)度和活度系數(shù)之間的定量關(guān)系:(A為常數(shù))。理論推導(dǎo):可查表求f±Lewis經(jīng)驗方程:3.缺點:把酸堿限制在水溶液中,堿限制于氫氧化物中。Arrhenius1887電離理論1.定義:酸、堿是一種電解質(zhì),它們在水溶液中會離解,能離解出氫離子的物質(zhì)是酸;能離解出氫氧根離子的物質(zhì)是堿。2、優(yōu)點:一、水
3、離子理論(IonicTheory)(2)酸堿強(qiáng)度的標(biāo)度很明確。(1)能簡便地解釋水溶液中的酸堿反應(yīng)§2.酸堿理論(TheTheoriesofAcidsandBasesbasetheory)二、溶劑論(SolventTheory)1905Franklin1、定義:凡在溶劑中產(chǎn)生該溶劑特征陽離子的溶質(zhì)叫該溶劑的酸,產(chǎn)生該溶劑特征陰離子的溶質(zhì)叫該溶劑的堿。2、優(yōu)點:將酸堿擴(kuò)大到非水體系。(1)(2)(3)(4)3、缺點:只能用于自電離溶劑體系;不能解釋不電離的溶劑及無溶劑的酸堿。三、質(zhì)子論(ProtonTheory)1923Br?nstedandLowry1、定義:凡是能夠釋放出
4、質(zhì)子(H+)的物質(zhì),無論它是分子、原子或離子,都是酸;凡是能夠接受質(zhì)子的物質(zhì),無論它是分子、原子或離子,都是堿。共軛酸堿對弱酸共軛強(qiáng)堿,弱堿共軛強(qiáng)酸2、運(yùn)用(1)neutralizationreaction共軛酸堿對之間質(zhì)子傳遞(2)autoionization:(3)acidionization:(4)baseionization:(5)hydrolysis:Hydrolysis3、特點(2)溶液中的酸堿平衡簡單化(3)質(zhì)子論中不存在鹽的概念(4)酸堿強(qiáng)度的相對性(1)擴(kuò)大了酸堿和酸堿反應(yīng)的范圍(1)溶劑的拉平效應(yīng):溶劑將不同強(qiáng)度的酸拉平到溶劑化質(zhì)子水平的效應(yīng),稱為溶劑的
5、拉平效應(yīng)。(2)溶劑的區(qū)分效應(yīng):溶劑能區(qū)分酸(堿)強(qiáng)度的效應(yīng)叫溶劑的區(qū)分效應(yīng)。4、酸和堿的相對強(qiáng)弱酸堿和溶劑釋放質(zhì)子和接受質(zhì)子的能力綜合決定水溶液中的最強(qiáng)酸是H+,最強(qiáng)堿是OH-5、缺點:不能說明無質(zhì)子溶劑(SO3、BF3)的酸堿反應(yīng),酸的定義并沒有變化。PracticeExercise:Whatistheconjugatebaseofeachofthefollowingacids:Whatistheconjugateacidofeachofthefollowingbases:例題:用拉平效應(yīng)概念討論水溶液中的堿:ClO4-,O2-,CO32-,NO3-,哪些堿性太強(qiáng)以致無
6、法用實驗研究?哪些堿性太弱以致無法用實驗研究?哪些可直接測定其強(qiáng)度?四、電子論(ElectronTheory)1923,G.N.Lewis堿是具有孤對電子的物質(zhì),這對電子可以用來使別的原子形成穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)。酸是能接受電子對的物質(zhì),它利用堿所具有的孤對電子使其本身的原子達(dá)到穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)。1、定義:如:H2O:,X-,:NH3,:CO,(CH3)2CO:如:Fe3+,F(xiàn)e,H+,Ag+,BF3思考題:HNO3、HCl、H2CO3等是不是Lewis酸?所有的化學(xué)反應(yīng)分為三大類(1)它包括了水離子論、溶劑論、質(zhì)子論三種理論酸堿反應(yīng)氧化—還原反應(yīng)自由基反應(yīng)(2)它擴(kuò)大了酸的范
7、圍3.缺點:無統(tǒng)一的酸堿強(qiáng)度的標(biāo)度。2、優(yōu)點:PracticeExercise:IdentifytheLewisacidandLewisbaseineachofthefollowingreactions:§3.弱酸弱堿電離(Dissociationofweakacidandbasic)一、水的電離Kw和pH(thedissociationofwaterandPH)Kwθ稱為水的離子積常數(shù)(ionicproduct)水的自偶電離是一個吸熱反應(yīng),故Kwθ值隨溫度升高而增大。若在離子強(qiáng)度較大的水溶液中,則應(yīng)以活度代替濃度