有机化学酸碱理论.ppt

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1、酸碱理论基础,1,3.1 布朗斯特酸碱 The Brnsted-Lowry acid-base model,3.2 路易斯酸碱 The Lewis acid-base model,3.3 酸碱平衡 Acetic-alkali equilibrium,2,经典的Arrhenius 酸碱理论,在水溶液中所有的酸都电离出氢离子，所有的碱都电离出氢氧根离子。这个理论要求碱必须有OH基团，但是 NH3这样的物质，虽然没有OH基团，但毫无疑问它也是碱。Arrhenius 酸碱理论另一个问题是没有 考虑到溶剂（H2O）担当的角色。,3,1 定义,2 共轭酸碱对,3 布朗斯特平衡,4 酸碱性强弱与分子结构的关

2、系,BrnstedLowry 酸碱（质子）理论,4,酸就是质子供体，碱就是质子受体。酸碱反应指质子由供体向受体的转移过程 Arrhenius 理论的两个问题这里就可以解决了，我们以NH3与H2O反应为例。,5,共轭酸碱对,半反应(Half reaction)的概念,6,酸给出质子的趋势越强，生成的共轭碱越弱，反之亦然；碱接受质子的趋势越强，生成的共轭酸越弱，反之亦然。,7,质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐，在质子理论中都是离子酸或离子碱。,任何布朗斯特酸碱反应都涉及两个共轭酸碱对。,一种物质是酸是碱,取决于它参与的反应；既可为酸又可为碱的物质叫两性物质(Amphoteric substan

3、ce)。,8,9,两个共轭酸碱对之间的质子传递,酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的碱 和酸的方向进行,酸碱反应的实质,10,11,按照质子理论的酸碱反应 名称,HOAc+NH3 OAc+NH4+成盐反应 酸1 碱2 碱1 酸2,H2O+H2O OH+H3O+自解离反应 酸1 碱2 碱1 酸2,H2O+Ac OH+HAc 弱酸盐水解 酸1 碱2 碱1 酸2,酸和碱的解离反应,12,酸和碱的中和反应,盐的水解,13,布朗斯特酸碱反应可写为如下通式:,显然，布朗斯特酸碱反应是碱A与碱A争夺质子的反应，碱的强弱影响着酸的强度。,该反应的标准平衡常数

4、叫酸性常数(Acidity constant),也叫酸的电离常数(Acid ionization constant):,HA+A A+HA,HA(aq)+H2O(l)A(aq)+H3O+(aq),14,1 定义及相关概念,2 有代表性的路易斯酸,路易斯酸,15,布朗斯特酸碱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。,Lewis G N美国物理化学家,16,路易斯酸是指能作为电子对受体的原子、分子或离子;路易斯碱

5、则指能作为电子对供体的原子、分子或离子；酸碱反应是电子对受体与电子对供体之间形成配位共价键的反应。,17,水溶液的酸碱性,一、水的自偶电离纯水有微弱的导电性，表明它有微弱的自偶电离。按酸碱质子理论讨论:H2O+H2O=H3O+OH-酸1 碱2 酸2 碱1简写为：H2O=H+OH-,18,pH标度,为了方便指示水溶液的酸碱性，丹麦科学家S.P.L.Srensen在1909年提出pH标度。定义：pH=-lg H+（SI规定：物理量变量的符号用斜体字书写，但pH 例外，用正体字母书写）,pH=7.0 溶液呈中性 pH 7.0 溶液呈碱性,19,溶液的酸碱性及pH标度（续）,同样，定义 pOH=-lg

6、 OH-,水溶液中，H+OH-=Kw(=1.0 10-14)两边取负对数：pH+pOH=pKw=14.00(R.T.),20,1、一元弱酸,If x c0(HA),c0(HA)x c0(HA)and c0(HA)/Kaq 500,HA+H2O A+H3O+c0(HA)c0(H2O)0 0c0(HA)x c0(H2O)x x x,pH=-lg H+,pKa=-lgKa,21,B+H2O BH+OHc0(B)c0(H2O)0 0c0(B)x c0(H2O)x x x,2、一元弱碱,If x c0(B),c0(B)x c0(B)and c0(B)/Kbq 500,pKa=-lgKb,pOH=-lg

7、OH-,22,23,酸碱在有机化学中的应用,1.有机反应的催化剂,除自由基和协同反应外，有机反应均可看作是酸碱反应。,Lewis 酸：,Lewis 碱：,AlCl3,SnCl4,TiCl4,BF3,FeCl3,Ag,Cu,Pd,Pt,R4N+OH-,24,2.亲核加成反应中的酸碱反应,所有的亲核加成反应都认为是酸碱反应。醛、酮、酸及其衍生物是酸，亲核试剂是碱。,碱 酸,碱 酸,格氏试剂与羰基化合物的加成反应,羰基与氢化锂铝的还原反应,25,3.亲电加成反应中的酸碱反应,所有的亲电加成反应都认为是酸碱反应。烯烃、炔烃、或小环烷烃是碱，亲电试剂是酸。,烯烃与氯气的加成反应,碱 酸,碱 酸,酸 碱,26,4.亲核取代反应中的酸碱反应,所有的亲核取代反应都认为是酸碱反应。卤代烃是酸，亲核试剂是碱。,卤代烃的腈解 RX+NaCN RCN,醇与卤化氢的反应 ROH+HX RX,酸 碱,碱 酸,3.6 酸碱在有机化学中的应用,27,5.亲电取代反应中的酸碱反应,所有的亲电取代反应都认为是酸碱反应。芳烃是碱，亲电试剂是酸。,碱 酸,碱 酸,酸 碱,