第五章：酸碱平衡要点.doc

酸和碱是两类重要的电解质。在活的有机体中，它们起着十分重要的作用，而且很多药物本身就是酸或碱，它们的制备和分析测定条件以及药理作用等，都与酸碱性有着密切的关系。 酸碱反应是一类没有电子转移、只涉及离子的互换的反应。许多化学反应和生化反应都是酸碱反应，有些化学反应只有在适当的酸碱条件下才能顺利进行。了解溶液中酸碱平衡关系及其规律，对于控制酸碱反应以及与酸碱有关的化学反应的进行都是十分必要的。 第一节 酸碱理论 人们对酸碱概念的讨论经过了二百多年，经历了一个由表及里、由浅入深、由低级到高级的发展过程。在这个过程中，提出了许多的酸碱理论，较重要的有：阿仑尼乌斯(S．A. ArtheniusJ．N．BronstedT．M．LowryG．N．Lewis酸碱质子理论认为：酸是能够释放质子(H+)的分子或离子（质子给体），碱是能与质子(H+)结合的分子或离子（质子受体）。例如：HCl、HAc、NH4+、H2PO4[Cu(H2O)4]2+等，都能给出质子，它们都是质子酸。而NH3、OH、Ac、CO3－、HPO4 H+ + 质子碱 可见，对质子酸、碱来说，酸内含碱，碱可变酸，所以质子酸、碱是相互依存的，又是可以互相转化的。它们之间这种“酸中有碱，碱可变酸”的关系被称之为质子酸、碱的共轭关系。 另外，酸碱质子理论中的两性物质（amphoteric compound）是指在反应中，既能给出质子又能接受质子的分子或离子，如H2O、HCO3、HPO42 CO32－ HCO3－ H2CO3 （二）酸碱反应实质 酸碱质子理论认为，酸碱反应的实质是两个共轭酸碱对之间的质子相互传递的反应。溶液中酸碱的离解是质子传递反应。如HAc在水溶液中的离解，HAc给出质子(H+)后，生成其共轭碱Ac－；而H2O接受H+生成其共轭酸H3O+。该反应是由两个酸碱半反应组成的，每一个酸碱半反应中就有一对共轭酸碱对，如下所示 HAc + H2O H3O+ + Ac－ 同样，NH3在水溶液中的离解反应是由下列两个酸碱半反应组成的 NH3 + H2O NH4+ + OH－ H2O(1) + H2O(1) H3O+(aq) + OH－(aq) H3O+]和[OH－]的乘积为一定值。 Kθw = [H3O+]·[OH－] 通常简写为 Kθw = [ H+ ]·[OH－] （-1） Kθw称为水的离子积常数，简称水的离子积。25℃时，Kθw = 1.009×10－14。实验表温度升高时，Kθw 增大。常温时一般不考虑温度的影响。 水的离子积是一个重要的常数，它反映了水溶液中[ H+ ]和[OH－] 的相互制约关系。只要是在水溶液中，这一关系式永远成立。 2.溶液的酸碱性 就水溶液而言，溶液中[ H+ ]或 [OH－]的大小反映了溶液的酸碱性强弱。可用一个统一的标准来表明溶液的酸碱性。通常规定 pH = －lg[ H+ ] (5-2) 与pH值对应的还有pOH值，即 pOH = －lg[OH－] 由于常温下，在水溶液中 Kθw = [ H+ ]·[OH－] 将等式两边各项分别取负对数，得 －lg Kθw = －lg [ H+ ] － lg [OH－] 令 －lg Kθw = p Kθw 则 p Kθw = pH + pOH =14 (5-3) pH值是用来表示水溶液酸碱性的一种标度。溶液的酸碱性与pH值的关系如下： 酸性溶液 [ H+ ]＞[OH－] pH 7 pOH 中性溶液 [ H+ ]= [OH－] pH = 7 = pOH 碱性溶液 [ H+ ]＜[OH－] pH 7 pOH pHpH值愈大，溶液的碱性愈强，酸性愈弱。 (四)酸碱的强弱 质子理论认为，酸碱的强弱首先决定于酸碱本身释放质子和接受质子的能力。在具有共轭关系的酸碱对中，它们的强度是互相制约的，酸给出质子能力越强，酸性越强，而其相应的共轭碱的碱性越弱；反之，酸越弱，其共轭碱的碱性则越强。。 在酸碱反应中存在着争夺质子的过程，其结果必然是 强酸 + 强碱 弱酸 + 弱碱 如对于反应 HCl + NH3 NH4+ + Cl－