ThS Ngô Gia Lương
Khái niệm về acid, base.
a. Thuyết cổ điển của Arrhenius
b. Thuyết proton Bronsted
c. Thuyết electron của Lewis
Thuyết cổ điển của Arrhenius
Acid Arrhenius: chất điện ly cho ion H3O+ trong nước
HCl(aq) +H2O(l)
H3O+(aq) + Cl-(aq)
HNO3(aq)+H2O(l)
H3O+(aq) + NO3-(aq)
Base Arrhenius: chất điện ly cho ion OH- trong nước
NH3(aq) + H2O (l)
NH4+(aq) + OH-(aq)
Thuyết proton Bronsted
Acid Bronsted : cho proton H+ HA H+ + ABase Bronsted : nhận proton H+ B + H+ BH+
Các cặp acid–base liên hợp: HA/A- ,BH+/B
HA + B
A-
+ BH+
Phản ứng giữa acid và base là pư trao đổi
proton(H+) giữa acid của 1cặp acid- base liên hợp
này với 1 base của 1 cặp acid-base liên hợp khác.
Phản ứng giữa các cặp acid base liên hợp
Cặp liên hợp
Acid + Base
Base + Acid
Cặp liên hợp
Reaction 1 HF + H2O F– + H3O+
Reaction 2 HCOOH + CN– HCOO– + HCN
Reaction 3 NH4+ + CO32– NH3 + HCO3–
Reaction 4 H2PO4– + OH– HPO42– + H2O
Reaction 5 H2SO4 + N2H5+ HSO4– + N2H62+
Reaction 6 HPO42– + SO32– PO43– + HSO3–
Dự đoán acid, base Bronsted
Acid Bronsted – là chất phải chứa H+
Phân tử trung hồ : HCl, HNO3, HF….
Cation có chứa H+ : NH4+
Anion có chứa H : HSO4- , H2PO4- ….
Cation kim loại trong nước : Fe2+(aq) ; Al3+(aq)..
Cation cấu hình khí trơ có q2/ r càng lớn tính acid càng mạnh
Cation có điện tích và bán kính tương đương, cấu hình: 18e –
(18e +2e) – (18e> >8e ) tính acid mạnh hơn cấu hình 8e
3+
Al(H2O)6
Al(H2O)63++H2O (l)
Al3+(aq) bị thuỷ phân
2+
Al(OH)(H2O)5 + H+
2+
Al(OH)(H2O)5 + H3O+
Base Bronsted - chất có dư mật độ điện tích âm
Anion: Cl-, NO3-, SO42-, PO43-….
Phân tử cộng hoá trị phân cực : NH3 ..
Chất lưỡng tính- chất vừa có khả năng cho H+ vừa
có khả năng nhận H+.
Các hợp chất có chứa H thường là chất lưỡng tính
HCl + H2PO4- Cl- + H3PO4
H2PO4- + HCO3- HPO42- + H2CO3
pK a 2 (H 3 PO 4 ) 7,21
pK a 2 (H 2 CO 3 ) 10,33
Sự điện ly của acid và base trong nước
Acid :
HA + H2O A- + H3O+
H O A
Ka
Base : B
3
HA
+ H2O
BH OH
Kb
B
Ka càng lớn thì tính
acid càng mạnh
BH+ + OHKb càng lớn thì tính
base càng mạnh
Sự điện ly của acid và base là kết quả của pư trao đổi
proton giữa acid và base với dung môi.
NH3(aq) + H2O (l)
base
acid
NH4+(aq) + OH-(aq)
acid
base
Đối với cặp acid – base liên hợp:
HA + H2O A + H3O
-
K a ( HA)
+
K b ( A )
A-+ H2O HA + OHK a ( HA) K b ( A )
[ H 3 O ][ A ]
[ HA]
[ HA][OH ]
[ A ]
[ H 3 O ][ A ] [ HA][OH ]
x
[
H
O
][
OH
] K n
3
[ HA]
[A ]
Ka.Kb = Kn
Ka.Kb = Kd
pKa + pKb = pKn = 14
pKa + pKb = pKd
Acid càng mạnh (Ka↑) thì base liên hợp là base yếu(Kb↓)
Acid càng yếu (Ka↓) thì base liên hợp là base mạnh (Kb↑)
HẰNG SỐ ĐIỆN LY CỦA CÁC BASE YẾU
HẰNG SỐ ĐIỆN LY CỦA CÁC ACID YẾU VÀ BASE LIÊN HỢP
ở 250C
Thuyết electron của Lewis
Thuyết Lewis dùng giải thích q trình tạo phức và tính bền
của phức.
Acid Lewis: là tiểu phân có dư mật độ điện tích dương và
orbital hố trị trống để nhận cặp electron liên kết từ base.
Dự đoán acid Lewis:
Hầu hết các cation kim loại (Ag+, Co3+, Cr3+, Mg2+..)
Các halogenua của B, Al, Si, Sn
Các hydrua của B,Al
Các hợp chất có lk đơi trong những đk thích hợp cũng
thể hiện tính axit
Base Lewis: chất cho cặp electron.
Dự đoán base Lewis:
Các anion : Cl-, Br-, OH Phân tử trung hoà hay ion có chứa ngun tử (N,O )
cịn cặp e hố trị tự do như : NH 3, amin , rượu, xeton..
+
F
F B□ +
F
acid
2NH3
N H
H
base
[Ag(NH3)2]+
F
H
••
Ag+
F B
F
H
N H
H
base
+
acid
•• + ••
OH
base
••
H
acid
H
H
acid
N H
••
H+ +
H
base
••
H O H
••
+
H N H
H
HCl, acid mạnh
[H ] = [HCl]
+
HF, acid yếu
[H+] < [HF]
Sự ion hóa và tích số ion của nước
Độ dẫn điện của H2O = 5,54.10-18-1.cm-1
K
OH- + H3O+
H-O-H + H-O-H
Acid Brönsted
[H3O+][OH-]
K=
[H2O]2
Baz Brönsted
Kw [ H 3O ][OH ] 10
pH=-lg[H+]
pOH=-lg[OH-]
14
pK=-lgK
pKw = pH + pOH = 14
Khái niệm pH
Định nghĩa pH
pH = -lgaH O+
3
Thang pH:
0
Acid
Trung
tính
pH = -lg[H3O+]
Baz
7
pH tăng, độ acid giảm
pOH = -lg[OH-]
pH + pOH = 14
14
pH
Chỉ số pH và môi trường dd
Trong nước nguyên chất và mơi trường trung tính
[H+] = [OH-] = 10-7
pH = 7
Trong dung dịch acid có mơi trường acid
[H+] > [OH-]
pH < 7
Trong dung dịch base có mơi trường base
[H+] < [OH-]
pH > 7
Thang pH
pH của dd loãng acid và base mạnh
Acid mạnh
HA H+ + ACa
Ca
pH lg C H lg C a
Base mạnh
Ca 10-6 M
MOH M+ + OHCb
Cb
pOH lg C OH lg C b
pH 14 pOH 14 lg C b
Cb 10-6 M
Acid mạnh và base mạnh
HCl
CH3CO2H
Thymol Blue chỉ thị
pH < 1.2 < pH < 2.8 < pH
pH của dd acid yếu và base yếu.
HA + H2O H3O+ + A- <<1, KaCa>> Kn
Acid yếu
Cân bằng Ca(1- )
C H O C a C a
3
pH lg C H O
3
Base yếu
Ca
Ca
Ka
K a Ca
Ca
1
1
lg K a lg Ca pK a lg Ca
2
2
MOH
Cân bằng Cb(1- )
M+ +
Cb
OHCb
<<1, KbCb>> Kn
1
1
pOH pK b lg Cb pH 14 pK b lg C b
2
2
Hằng số điện ly của các acid và base yếu ở 250C