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布朗斯特酸,是由丹麥化學家布朗斯特和英國化學家勞里於1923年提出。

  亦稱「酸鹼質子理論」。由丹麥化學家布朗斯特和英國化學家勞里於1923年提出。他們認為凡能釋放質子的分子或離子(如H2O、HCL、NH4 、HSO4等)稱為酸;凡能接受質子的分子或離子(如H2O、NH3、Cl等)稱為鹼。因此,一種酸釋放質子后即成為鹼,稱為該酸的共軛鹼;同樣一種鹼與質子結合后,形成對應的酸,稱為該鹼的共軛酸。 當一個分子或離子釋放氫離子,同時一定有另一個分子或離子接受氫離子,因此酸和鹼會成對出現。酸鹼質子理論可以用以下反應式說明:

  酸 + 鹼 ===共軛鹼 + 共軛酸

  酸在失去一個氫離子后,變成共軛鹼;而鹼得到失去一個氫離子后,變成共軛酸。以上反應可能以正反應或逆反應的方式來進行,不過不論是正反應或逆反應,均維持以下的原則:酸將一個氫離子轉移給鹼。

  在上式中,酸和其對應的共軛鹼為一組共軛酸鹼對。而鹼和其對應的共軛酸也是一組共軛酸鹼對。

  從平衡觀點看,弱酸的共軛鹼是強鹼,強酸的共軛鹼是弱鹼,困此依據平衡常數的大小能判斷酸鹼的強度,並能進一步了解它們的穩定性。該理論對於研究因質子轉稱而導致的互變異構現象、分子重排反應等的歷程有一定的幫助。但由於該理論僅限於得失質子,故有較顯著的局限性。
簡介[回目錄][編輯本段]

  水是兩性物質,因此依反應物的不同,水可能是酸(釋放質子),也可能是鹼(接受質子)。例如在水和乙酸的反應中,水扮演鹼的角色:

  CH3COOH + H2O === CH3COO- + H3O+

  生成物之一的乙酸根離子 CH3COO- 是乙酸的共軛鹼,而水合氫離子 H3O+ 則是水的共軛酸。

  而在水和氨的反應中,水扮演酸的角色,其反應式如下:

  H2O + NH3 === OH- +NH4+

  水提供一個氫離子給氨,而氫氧根離子則是水的共軛鹼。

  強酸(如鹽酸)會完全解離,而弱酸(如乙酸)只會部份解離。酸度係數 pKa 是酸解離程度的指標,也可用來判斷酸的強弱。

  許多的化合物均可以依酸鹼質子理論的方式,依其和水反應的情形,分類為酸或鹼:如無機酸以及其衍生物(如磺酸、膦酸)、羧酸、胺、碳負離子、 1,3-二酮(如乙醯丙酮、乙醯乙酸乙酯、米氏酸)……等 。

  酸鹼質子理論和酸鹼電子理論的關係[回目錄][編輯本段] 路易士鹼可以提供電子對,若此電子對可以和氫離子鍵結,則此路易士鹼也是布朗斯特鹼。因此酸鹼質子理論也可以適用在非水溶液的情形。一個給電子溶劑 S 可以用以下的方式接受氫離子:

  AH + S: ===A- + SH+

  在酸鹼化學中典型的給電子溶劑,如二甲基亞碸或液氨,都有一個有孤對電子的氧原子或氮原子,可以和氫離子鍵結。

  有些路易士酸除了可以接收電子對外,也是布朗斯特酸。如鋁離子 Al3+ 可以從水分子接受電子對,如以下的反應式 :

  Al + 6H2O → Al(H2O)63+

  反應所生成的水合鋁離子為弱的布朗斯特酸:

  Al(H2O)6 + H2O === Al(H2O)5OH + H3O+ .....Ka = 1.7 x 10-5

  全反應可以視為鋁離子的水解。

  不過並非所有的路易士酸都會產生對應的布朗斯特酸,如鎂離子也是路易士酸,可和六個水分子結合為水合鎂離子

  Mg2+ + 6H2O → Mg(H2O)62+

  但此例中沒有氫離子的轉移,因為水合鎂離子的Ka很小(Ka ~ 10-12),所釋放的氫離子很少,可以忽略不計。

  硼酸可以用來說明一個在水中不會解離的布朗斯特酸,仍然可以提供氫離子給水(在此為一種布朗斯特鹼)。其反應為

  B(OH)3 + 2H2O === B(OH)4- + H3O+

  硼酸在反應中為路易士酸,從一個水分子接收電子對,再提供一個氫離子給另一個水分子,因此也是布朗斯特酸。

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