共轭酸硷

共轭酸硷

根据现代无机化学的定义:凡是能给出质子的物质都是酸,凡是能与质子结合的物质都是硷,酸与硷之间的这种关係称为酸硷共轭关係,相对应的酸硷称为共轭酸硷。

    • 中文名:共轭酸硷
    • 外文名:conjugate acid-base pair
    • 属性:化合物
    • 学科:化学

概念

布朗斯特(Brönsted)和劳莱(Lowry)在1923年提出的质子理论认为,凡是给出质子的任何物质(分子或离子)都是酸;凡是接受质子的任何物质都是硷。简单地说,酸是质子的给予体,而硷是质子的接受体。酸和硷之间的关係表示如下:

酸 =质子+ 硷

按照酸硷质子理论,属于酸的有:HCl、HAc、

、HPO42-等。属于硷的有:NH3、[Al(H2O)5OH]2+、Cl-、Ac-、HPO42-、PO43-等。

同时还可以看出,酸和硷是统一在对质子的关係上:酸放出质子后变成了硷,而硷接受质子后就变成了酸。为了表示它们之间的联繫,常把酸硷之间的这种关係叫做共轭酸硷。酸放出质子后形成的硷,叫做该酸的共轭硷;硷接受质子后形成的酸,叫做该硷的共轭酸。我们把相差一个质子的对应酸硷,叫做共轭酸硷。根据酸硷的质子理论,酸或硷可以是中性分子,也可以是阳离子或阴离子。既有酸的性质又有硷的性质的物质称为两性物质,同理,具有酸的性质又有硷的性质的溶剂为两性溶剂。酸或硷的失去质子或得到质子总是在某种溶剂中进行的,而两性溶剂分子之间本身就能发生质子的转移反应,即质子自递作用。

举例

按酸硷质子论,酸和硷并不是彼此孤立的,而统一在对质子的关係上,这种关係可以表示为:

酸=硷 + 质子

即,酸给出质子后就成为硷,硷接受质子后就变成酸。满足上述关係的一对酸和硷称为共轭酸硷(conjugate acid-base pair)。

例如HCN-CN-就构成了一个共轭酸硷对。HCN是CN-的共轭酸(conjugate acid),反过来,CN-是HCN的共轭硷(conjugate base)。

又如:HClH++ HCl

HCOH+ HCO-

NHH++ NH

HPOH+ HPO-

[Al(HO)]H2++ [Al(HO)OH]+

从上面几对共轭酸硷可看出,质子酸可以是分子,如HCl,可以是阳离子,如NH4+,也可以是阴离子,如HPO42-;质子硷可以是分子,如NH,可以是阳离子,如[Al(HO)OH]+,也可以是阴离子,如HPO-等。

酸硷强弱

根据酸硷的质子理论,容易放出质子的物质是强酸,而该物质放出质子后就不容易形成硷,同质子结合能力弱,因而是弱的硷。换言之,酸越强,它的共轭硷就越弱;反之,硷越强,它的共轭酸就越弱。

根据酸硷质子理论,酸硷在溶液中所表现出来的强度,不仅与酸硷的本性有关,也与溶剂的本性有关。我们所能测定的是酸硷在一定溶剂中表现出来的相对强度。同一种酸或硷,如果溶于不同的溶剂,它们所表现的相对强度就不同。例如HAc在水中表现为弱酸,但在液氨中表现为强酸,这是因为液氨夺取质子的能力(即硷性)比水要强得多。这种现象进一步说明了酸硷强度的相对性。

意义和局限性

酸硷质子理论扩大了酸硷的含义及酸硷反应的範围,摆脱了酸硷必须发生在水中的局限性,解决了非水溶液或气体间的酸硷反应,并把在水溶液中进行的解离、中和、水解等类反应概况为一类反应,即质子传递式的酸硷反应。但是,质子理论只限于质子的放出和接受,所以必须含有氢,不能解释不含氢的一类化合物的反应。它包含了所有硷性的物质,是仍限制在含氢基础上。

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