Acid-Base Properties of Salts Acid-Base Properties of Salts alts containing an alkali metal or alkaline earth metal ion Salts derived from a strong acid and a weak base. (except Be) and the cor ase of a strong acid (eg. Cr, Br, and NO,). H CI()-+ NH,(ag)+Cr(aq) Na*(aq)+Cr(aq) NH;(ag)+NH, (ag)e) Basic solutions: Salts derived from a strong base and a weak acid. Salts with small, highly charged metal cations(e.g. AP, Cr+, NaCH COOH (s) (aq)+CH,Coo(aq) AI(H,O)(ag)2 (H,of (ag)+H(ag) CHCoO()+H)+ CH,COOH(ag)oHr)ag) id-Base Properties of Salts Oxides of the Representative Elements in which both the cation and the anion hydrolyze: In Their Highest Oxidation States r K, for the anion>K, for the cation, solution will be basic r K, for the anion w k for the cation, solution will be neutral an=al 叫 wrw chron CO2(g)+Ho(a H2CO3(ag) N2O5()+H,o(a 2HNO,(aq) 4)Lewi减电子還论(1923,美国物理化学取 ewis酸概念的特点 ●酸定义:凡是能给出电子对的分子、高子或原子团都叫作 反应不再是质于的转而是电子的转移,是性物质提供 凡是能接受电子对的分子、高子或原子团都叫作陵 电子对与限性物质生成配位共价的反应。敢Lewi 汉 称为电子论 H+oH→H-0-H H HCI+: N-H + H-N-H+Cr N-H 2)Lcw最的氯念扩大了晚的范围,因为能接受电子对作为Lcwt r∠m二n 的物质不仅是质子(含氯的物质),也可以是金属高子或缺电 子的分于等。例如, 喜 Lewis acid Lowis base 6
6 Acid-Base Properties of Salts Neutral Solutions: Salts containing an alkali metal or alkaline earth metal ion (except Be2+) and the conjugate base of a strong acid (e.g. Cl−, Br−, and NO3 −). NaCl (s) Na+ (aq) + Cl− (aq) H2O Basic Solutions: Salts derived from a strong base and a weak acid. NaCH3COOH (s) Na+ (aq) + CH3COO− (aq) H2O CH3COO− (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH− (aq) Acid-Base Properties of Salts Acid Solutions: Salts derived from a strong acid and a weak base. NH4Cl (s) NH4 + (aq) + Cl− (aq) H2O NH4 + (aq) NH3 (aq) + H+ (aq) Salts with small, highly charged metal cations (e.g. Al3+, Cr3+, and Be2+) and the conjugate base of a strong acid. Al(H2O)6 (aq) Al(OH)(H2O)5 (aq) + H+ (aq) 3+ 2+ Acid-Base Properties of Salts Solutions in which both the cation and the anion hydrolyze: ¾ Kb for the anion > Ka for the cation, solution will be basic ¾ Kb for the anion < Ka for the cation, solution will be acidic ¾ Kb for the anion ≈ Ka for the cation, solution will be neutral Oxides of the Representative Elements In Their Highest Oxidation States CO2 (g) + H2O (l) H2CO3 (aq) N2O5 (g) + H2O (l) 2HNO3 (aq) (4) Lewis酸碱电子理论 (1923，美国物理化学家) ● 酸碱定义：凡是能给出电子对的分子、离子或原子团都叫作碱， 凡是能接受电子对的分子、离子或原子团都叫作酸。 H+ H O H •• •• + OH− •••• •• N H •• H H H+ + N H H H H + Lewis acid Lewis base N H •• H H F B F F + F B F F N H H H ● Lewis酸碱概念的特点： 1) 酸碱反应不再是质子的转移而是电子的转移，是碱性物质提供 电子对与酸性物质生成配位共价键的反应。故Lewis酸碱概念又 称为酸碱电子论。 N H •• H H HCl + N H] H H [H + + Cl− 2) Lewis酸的概念扩大了酸的范围，因为能接受电子对作为Lewis 酸的物质不仅是质子(含氢的物质)，也可以是金属离子或缺电 子的分子等。例如， F B F F Cu2+
5) Pearson教硬理论(1963) 3)Lewi是着限于物质的结构。但由于很多无机及有机化 1963年, Pearson在Lewi酸理论蔷上,提出敦砚 论,根据Lewi激得失电子对的难晶粗度,将股分为敦、赚 合物存在記位共价镜,所以Lcwi概念显得过于广泛, 分为软、硬减,以体现各减的特性。 有时不晶掌握特征 包括AP、Ti“等a类金属元囊,诞为F、Cr、H2O. 酸包括A、P|°、Hg2等b类金属元囊,教为上、s2;价介 于两者之闻)交界歌包括(n、Fe等,变界碱为NO2S等 结合倾向的靓律是:“优先和硬碱结合,敦优先和 软结合”,即反应佩向于生成、软教化合物 (6各酸理论的适用范■ 52水的自电离平衡 ●非水溶液中的性—质子理论 按Brφnstd减质子理论,溶剂分子之间的质子传递反 ●水溶液体系中的性—质于理论甚至 Arrhenius理论 应称为溶剂自电高平衡(也称质子自递平衡),例如 和配位化学中的问题 H2O+H2O一HO++ ●无机化合物性质—软 NH3+NH, NH*+ (1)水的高子积常数(K) What is the concentration of oh- ions in a hcl solution whose H,O()+H,o( H,O+(aq)+ OH-(aq) c和umr)-2319-23719-23719-15729 H,O(+H,o()4 H O+(aq)+ OH-(aq) 79.90 kJ-mohl K=|HO川|oH=10X104 所以,A=田O"1OH1=10x10 (T=298k 该值即为水的自朝电高平衡的标准电高平衡常微,称为水的高子 lH3 0+=1.3M 积常数,用K表示 钥E-1.0X10 不同度时冰水的高积需 1×10=7.7×10M 29 547aH55×I0n4
7 3) Lewis酸碱是着眼于物质的结构。但由于很多无机及有机化 合物都存在配位共价键，所以Lewis酸碱概念显得过于广泛， 有时不易掌握酸碱特征。 (5) Pearson软硬酸碱理论 (1963) 1963年，Pearson在Lewis酸碱理论基础上，提出软硬酸碱理 论。根据Lewis酸碱得失电子对的难易程度，将酸分为软、硬酸， 碱分为软、硬碱，以体现各酸碱的特性。 硬酸包括Al3+、Ti4+等a类金属元素，硬碱为F−、Cl−、H2O…； 软酸包括Ag+、Pt2+、Hg2+等b类金属元素，软碱为I−、S2−…；(介 于两者之间)交界酸包括Cu2+、Fe2+等，交界碱为NO2 −、SO3 2−等。 酸碱结合倾向的规律是：“硬酸优先和硬碱结合，软酸优先和 软碱结合”，即反应倾向于生成硬−硬、软−软化合物。 (6) 各酸碱理论的适用范围 ● 非水溶液中的酸碱性 —— 质子理论； ● 水溶液体系中的酸碱性 —— 质子理论甚至Arrhenius理论； ● 有机化学和配位化学中的问题 —— Lewis电子理论； ● 无机化合物性质 —— 软硬酸碱理论。 5.2 水的自耦电离平衡 按Brφnsted酸碱质子理论，溶剂分子之间的质子传递反 应称为溶剂自耦电离平衡（也称质子自递平衡）。例如， H2O + H2O H3O+ + OH− NH3 + NH3 NH4 + + NH2 − HAc + HAc H2Ac+ + Ac− 一般采用Kw=1.0 × 10−14 (1) 水的离子积常数 (Kw) H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH− (aq) ∆Gf θ/(kJ⋅mol−1) −237.19 −237.19 −237.19 −157.29 ∆Gθ 298 = 79.90 kJ⋅mol−1 lgKθ = ———— = −14.00 −∆Gθ 298 2.30RT 所以， Kθ = [H3O+] [OH−] = 1.0 × 10−14 (T = 298K) 该值即为水的自耦电离平衡的标准电离平衡常数，称为水的离子 积常数，用Kw表示。 不同温度时水的离子积常数 5.5×10−13 5.474×10−14 1.008×10−14 1.000×10−14 6.809×10−15 2.920×10−15 1.139×10 K −15 w t /°C 0 10 20 24 25 50 100 What is the concentration of OH− ions in a HCl solution whose hydrogen ion concentration is 1.3 M? Kw = [H3O+][OH−] = 1.0 × 10−14 [H3O+] = 1.3 M H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH− (aq) [OH−] = Kw [H3O+] 1 × 10−14 1.3 = = 7.7 × 10−15 M