Chương 3 phản ứng axit bazo

Nh Ữ ng yếu tố ảnh hưởng đến lực axit và bazơ Bronstet a Hiđrua phi kim E –H b Axit và bazơ chứa oxi c Lực axit của các ion kim loại hiđrat hoá 5.* Tích số ion của dung môi proton

Trang 1

PHẢN ỨNG AXIT - BAZƠ

Trang 2

Phản ứng axit - bazơ

1 Tính chất độc đáo của proton

2 Thuyết axit - bazơ của Areniuyt

3 Thuyết axit – bazơ của Bronstet và Lauri

4 Lực axit – bazơ Bronstet

4.1 Tích số ion của nước

Trang 3

4.5 Lực bazơ

a) Lực bazơ

b) Xác định nồng độ các tiểu phân trong dung dịch bazơ

4.6 Mối quan hệ gi Ữ a lực của axit và lực của bazơ liên hợp với nó 4.7 Nh Ữ ng yếu tố ảnh hưởng đến lực axit và bazơ Bronstet

a) Hiđrua phi kim (E –H)

b) Axit và bazơ chứa oxi

c) Lực axit của các ion kim loại hiđrat hoá

5.* Tích số ion của dung môi proton

Trang 4

6 Phân biệt lực axit - bazơ Bronstet trong các dung môi

6.1 Trong dung môi nước

a) pK của các cặp axit - bazơ của nước

b) Khoảng phân biệt lực axit trong dung môi nước

c) Khoảng phân biệt lực bazơ trong dung môi nước

6.2 Trong dung môi khác nước

a) ảnh hưởng của dung môi đến lực axit - bazơ

b) Khoảng phân biệt lực axit - bazơ trong dung môi khác nước

6.3 Hàm axit, pH hiệu dụng và pKa quy đổi Siêu axit

a) Môi trường axit mạnh và hàm axit Ho

b) Siêu axit

c) Môi trường bazơ mạnh và hàm axit H-

d) Giá trị pKa quy đổi về dung dịch nước

Trang 5

7.* Lực axit- bazơ trong pha khí

8 Dung dịch đệm

8.1 Tính pH của dung dịch đệm

a) Dung dịch đệm pha từ axit yếu và muối của nó b) Dung dịch đệm pha từ bazơ yếu và muối của nó 8.2 Tác dụng của dung dịch đệm

9 Sự dung môi phân của muối

9.1 Sự thuỷ phân của muối

a) Muối tạo thành từ bazơ mạnh và axit mạnh

b) Muối tạo thành từ bazơ mạnh và axit yếu

c) Muối tạo thành từ bazơ yếu và axit mạnh

d) Muối của bazơ yếu và axit yếu

Trang 6

9.3* Sự dung môi phân của các muối

10 Phản ứng trung hoà Chuẩn độ axit – bazơ

10.1 Phản ứng trung hoà

a) Khái niệm về phản ứng trung hoà

b) Phản ứng trung hoà giữa các axit yếu và bazơ

mạnh

c) Phản ứng trung hoà của bazơ yếu và axit mạnh

Trang 7

10.2 Chuẩn độ axit – bazơ

a) Khái niệm về chuẩn độ axit - bazơ

b) Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh

c) Chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh

d) Chuẩn độ bazơ yếu bằng axit mạnh

e) Nhận xét chung

11.* Thuyết các hệ dung môi

12 Thuyết axit – bazơ Liuyt

12.1 Axit, bazơ và phản ứng axit – bazơ theo Liuyt a) Axit và bazơ Liuyt

b) Phản ứng axit – bazơ theo Liuyt

Trang 8

12.2.* Mét sè lo¹i axit Liuyt thưêng gÆp

Axit Liuyt chøa nguyªn tö thiÕu hôt electron Axit Liuyt chøa liªn kÕt béi ph©n cùc

Axit Liuyt lµ ion kim lo¹i

12.3 * Lùc axit – baz¬ Liuyt

a) Axit, baz¬ cøng vµ mÒm

b) Quy t¾c axit, baz¬ cøng vµ mÒm (ABCM) 13.* Ph¶n øng axit vµ baz¬ dÞ thÓ

a) Axit bÒ mÆt

b) Axit r¾n vµ nãng ch¶y trong c«ng nghiÖp

14.* ý nghÜa cña c¸c thuyÕt axit – baz¬

Bµi tËp

Trang 11

1 Tính chất độc đáo của proton

 Vỡ proton là một tiểu phõn độc đỏo khỏc

biệt mọi ion khỏc Nú là một ion nhỏ nhất (rH+  1,5.10-13cm) và bộ hơn nhiều so với bỏn kớnh nguyờn tử hidro (rH  10-8cm) lại khụng cú electron nào bao quanh và lại

tớch điện dương, nờn mật độ điện dương lớn hơn bất kỡ một cation nào khỏc, do đú

nú cú khả năng kết hợp với cỏc anion

hoặc đầu õm của cỏc phõn tử lưỡng cực cũng mạnh hơn so với bất kỡ một cation

nào khỏc trong dung dịch

Trang 12

 Bởi vậy, proton khụng thể tồn tại một mỡnh

mà luụn kết hợp với cỏc nguyờn tử, hoặc phõn tử khỏc xung quanh nú

Trang 13

Trang 14

2 ThuyÕt axit - baz¬ cña Areniuyt

Axit lµ chÊt tan trong nưíc ph©n ly cho ion H+,

NaOH = Na+ + OH

ThuyÕt cña Areniyt lµ thuyÕt axit – baz¬ sím

Trang 15

2 Thuyết axit - bazơ của Areniuyt

Tuy nhiên thuyết này có nhiều hạn chế Nó chỉ

áp dụng đúng cho dung môi là nước, không áp

dụng được cho tất cả các dung môi, đồng thời nó cha thấy được vai trò quyết định của dung môi

trong sự phân li axit, bazơ Mặt khác, thuyết Areniyt không giải thích được các phản ứng tạo

ra muối giống như phản ứng trung hoà mà trong

đó lại không có H+ hoặc OH- tham gia

Vớ dụ: NH3(K) + HCl(K) → NH4Cl(r)

Trang 16

Hiện nay có một số thuyết axit - bazơ tổng quát

hơn Được áp dụng rộng rãi nhất là 3 thuyết Thuyết hệ

các dung môi do hai nhà hoá học người Mĩ là Keđi và

Franklin công bố vào năm 1905 Thuyết proton được

công bố vào năm 1923 đồng thời bởi nhà hoá học Đan

Mạch Bronstet và nhà hóa học người Anh Lauri Thuyết

electron cũng được đề nghị vào năm 1923 do nhà hoá

học Mĩ Liuyt

Trang 17

Mặc dù các thuyết này xuất phát từ những luận điểm khác nhau nhng chúng không chống đối lại nhau mà hỗ trợ cho nhau

Vấn đề đặt ra là từ một hệ cụ thể và tiến hành tương tác

ở một điều kiện nhất định, người ta sẽ sử dụng thuyết nào trong các thuyết đã nêu ra cho thích hợp

Trang 18

Các thuyết axit-bazơ hiện đại

3 Thuyết axit-bazơ của Bronsted và Laury

cũng đều xảy ra sự cạnh tranh giữa hai bazơ để chiếm proton

Trang 19

Các thuyết axit-bazơ hiện đại

3 Thuyết axit-bazơ của Bronsted và Laury

b) Hệ quả:

- Mọi axít, bazơ theo thuyết Areniut thì cũng là

axit, bazơ theo Bronsted

-Các phản ứng sau cũng là phản ứng axít- bazơ

Trang 20

3 ThuyÕt axit - baz¬ cña Bronstet vµ Lauri

♦ Phương trình tổng quát của phản ứng

axit-bazơ theo Bronstet – Lauri

 HA + B  BH+ + A-

 Axit 1 Bazơ2 Axit 2 bazơ 1

♦ Phản ứng theo chiều từ trái sang phải nếu axit 1 mạnh hơn axit 2 và bazơ 2 mạnh

hơn bazơ 1

Trang 21

4 Lùc axit – baz¬ Bronstet

Trang 22

HA + H2O  H3O+ + A-

4.4 Lùc axit

3 2

[H O ].[A ] K

Trang 23

4 Lùc axit - baz¬ Bronstet

Trang 24

[A ][H O ] [HA]

HA + H2O  H3O+ + A– Ka =

[HA][OH ] [A ]

pKa + pKb = 14

4.6 Mèi quan hÖ gi÷a lùc axit vµ lùc baz¬ liªn hîp víi nã

4 Lùc axit – baz¬ Bronstet

Trang 25

Nói đến lực axit trong dung dịch nước chính là xét

xem phân tử phân li ra proton dễ hay khó Còn về lực

bazơ thi phụ thuộc vào khả năng của phân tử phân li ra

giải thích sự biến đổi lực axit và bazơ ta cần xét xem

hiệu ứng của độ âm điện, bán kính nguyên tử và năng

lượng liên kết

4.7 Những yếu tố ảnh hưởng tới lực axit và bazơ Bronsted

4 Lực axit – bazơ Bronstet

Trang 26

Qui luật biến đổi tính chất axít- bazơ

Trang 27

Những yếu tố ảnh hưởng đến lực axít- bazơ

Trang 28

Bronste

a) Các hidaxit có công thức HnX

 Theo chiều CH4 - NH3- H2O - HF

Các ion X- có kích thước gần bằng nhau và

năng lượng liên kết H - X không khác nhau

nhiều lắm, nhưng độ âm điện tăng từ do đó sự phân cực vĩnh cửu của liên kết H - X tăng dẫn đến khả năng ion hoá của phân tử càng lớn vì vậy tính axit tăng

Trang 29

HF  HI do đó liên kết H - X ngày càng dễ bị ion

hoá

Trang 30

Chứng minh định lượng lực axit của HnX

Trang 31

Chứng minh định lượng lực axit của HnX

10



 

Trang 32

Qui luật biến đổi tính chất axít- bazơ của các hidroxit

1) Nêu 3 qui luật biến đổi

* Trong chu kỳ

* Trong 1 phân nhóm chính

* Nguyên tố có nhiều trạng thái oxihoá

Trang 33

Qui luật biến đổi tính chất axít- bazơ của các hidroxit

2) Giải thích nguyên nhân của sự biến đổi đó :

Trang 34

Qui luật về lực của các oxaxít- XOm(OH)n

 Qui luật 1 axit n lần axit thì phân li theo nhiều nấc ,

Trang 35

 Qui luật 2 n ≠ 0 ; Ka phụ thuộc m; m tăng thì tính axit tăng

Trang 36

Trang 37

Giải thích: m tăng thì bậc oxi hóa của X

tăng(độ âm điện và mật độ điện tích của

X) do đó tính liên kết CHT của X-O tăng,

đồng thời tính liên kết ion của O-H tăng

làm tăng khả năng tách H+

Trang 38

 Chú ý: Khi bậc oxi hóa của X là cực đại thì tính oxi hóa của các axit cũng tăng đồng

thời với tính axit

 H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4

tính axit tăng, tính oxi hóa tăng

Trang 39

* Các nguyên tử X đều ở cùng 1 trạng thái lai hóa

* Khi đi từ trái qua phải trong chu kì các mức ns và

np ngày càng chênh lệch dẫn đến:

nên trạng thái lai hóa ngày càng kém bền, phân tử càng kém bền do đó tính oxi hóa tăng

Trang 40

 Qui luật 3 Đối với các axit tương đồng về thành phần

nguyên tử X và cấu trúc thì lực axit tùy thuộc vào độ

âm điện của nguyên tố X, Nếu X càng âm điện thì tính axit càng mạnh

Trang 41

Giải thích: Khi độ âm điện của nguyên tố X giảm thì tính liên kết CHT của

X-O tăng, đồng thời tính liên kết ion của

O-H giảm làm giảm khả năng tách H+

Trang 42

 Qui luât 4 Axit mạnh chừng nào thì khả năng ngưng

tụ kém chừng đó

H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4

tính axit tăng, khả năng ngưng tụ giảm

H3PO4  H4P2O7 + H2O

H2SO4  H2S2O7 + H2O

HClO4  không hề bị ngưng tụ

Trang 43

 Giải thích:

 Ở các axit yếu, nguyên tử oxi liên kết với

H bằng liên kết mang nhiều tính chất CHT,

vì vậy mà chúng dễ dàng liên kết với 2

nguyên tử trung tâm với liên kết bền

Trang 44

oxaxit ; như vậy có qui luật: Tác dụng phân cực

của M lớn chừng nào thì tính axit gây ra bởi nó lớn hơn chừng đó

Trang 45

[Al(H2O)6]3+  [Al(H2O)5(OH)]2+ + H+

K1 = 1,12.10-5

[Fe(H2O)6]3+  [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H+

K1 = 1.10-3

r(Al 3+ ) = 0,57 nm ; r(Fe 3+ ) = 0,64 nm ;

Trang 46

* Tác dụng phân cực hóa phụ thuộc:

 Điện tích ion

 Bán kính ion

 Lớp vỏ ion

Trang 47

H2O + H2O  H3O+ + OH-

Axit baz¬

KHB = H B 2 B

2 HB

a a a

Trang 48

6 Phân biệt lực axit - bazơ Bronstet trong các dung môi

6.1 Trong dung môi nước

Bất ki axit nào mạnh hơn H3O+ thi đều chuyển hoàn

toàn proton cho bazơ nước để tạo thành H3O+ Hệ quả là

nước Vi vậy, không thể xác định được các giá trị pKa của chúng

Trang 49

Do đó, người ta nói rằng, nước có hiệu ứng san bằng

độ mạnh của các axit mạnh, nó làm cho tất cả các axit

đều có độ mạnh ngang nhau ở trong nước Nói cách khác,

axit mạnh nhất trong nước là H 3 O +

Như vậy, đối với tất cả các axit có pKa < 0 ta không thể phân

biệt lực của chúng trong dung môi nước

Đối với các axit yếu hơn H 2 O tức là có pKa > 14 cũng không phân hạng được bởi vi trong nước chúng đóng vai trò là bazơ Để xác định lực axit của chúng (Ka) phải dùng dung môi khác nước (xem mục 7.6.2)

6 Phân biệt lực axit - bazơ Bronstet trong

các dung môi

6.1 Trong dung môi n ước

Trang 50

Nước cũng có hiệu ứng san bằng độ mạnh của các bazơ mạnh Nghĩa là tất cả các bazơ mạnh đều có độ

mạnh ngang nhau ở trong nước Nói một cách khác,

trong nước mà phản ứng hoàn toàn với nước tạo ra

Trang 51

 6.1 Trong dung môi nước

thể phân biệt được lực của chúng trong dung môi nước

xác định được lực bazơ vì lúc này so với nước thì nó lại là axit Muốn xác định được lực bazơ phải dùng

dung môi khác nước (xem mục 6.3)

Trang 52

lùc baz¬ cña c¸c baz¬ cã 0 <pK b <14 tøc lµ axit liªn hîp víi chóng cã 14 > pKa > 0

axit hoÆc lùc cña c¸c baz¬ trong níc lµ 0  14 Gi¸ trÞ

c¸c dung m«i

6.1 Trong dung m«i nưíc

Trang 53

Trong axit axetic khan, sự khác nhau về lực của các axit trên đã trở nên rõ rệt, Lực axit của chúng giảm dần theo dãy :

HClO4 > HBr > H2SO4 (nấc 1) > HCl > HNO3

6.2 Trong dung môi khác nước

Các dung môi mà trong các dung môi đó, sự khác nhau về lực của các axit, hoặc lực của các bazơ thể hiện

ở mức độ lớn, được gọi là các dung môi phân biệt được Ngược lại, được gọi là các dung môi san bằng

các dung môi

Trang 54

6.2 Trong dung m«i kh¸c nưíc

- Đối với các axit, ngoài axit axetic khan, axit

sunfuric nguyên chất, êtanol và các dung môi hữu cơ khác có ái lực lớn với proton kém hơn nước đều là dung môi phân biệt được

- Nếu như đối với các axit, axit axetic khan là dung môi phân biệt được thì đối với các bazơ nó là dung môi san bằng

Trang 55

axit axetic khan nên trong HF lỏng các chất không thể

chất nhận proton trong HF lỏng:

HNO3 + HF  (H2NO3)+ + F

C2H4 + HF  (C2H5)+ + F

Trang 56

ấn định bằng chính hằng số tự phân li của nó

Trang 57

Trang 58

6.3 Hàm axit, pH hiệu dụng và pKa quy đổi Siêu axit

B + H+  BH + H B

BH

a aa



B H

BH

a [B]

[BH ]

Trang 59

[B]

lg [BH ]

suy ra : Ho = - lgho = pKa +

Bazơ B được gọi là bazơ chỉ thị

Xét sự proton hoá một bazơ yếu trong môi trường

axit mạnh

các dung môi

Trang 60

Ho đặc trưng cho khả năng nhường proton của môi

trường, là đặc trưng cho "độ axit" của dung dịch Vi thế, người ta gọi nó là hàm axit Hàm axit này xác định được

là nhờ dùng các bazơ chỉ thị không mang điện tích nên

gọi là hàm H o

Để xác định được Ho người ta chọn bazơ B mà giá trị

bằng thực nghiệm có thể dễ dàng xác định được tỉ số

[B]

[BH ]  Bazơ B được gọi là bazơ chỉ thị

các dung môi

Trang 61

H o là một đại lượng nhằm mở rộng mức đo định lượng

độ axit, tức mở rộng thang pH, sang vùng pH < 0 Vi thế

H o còn mang ý nghĩa là pH hiệu dụng

năng cho proton rất mạnh Nếu khả năng cho proton của

Ho < -12 chính là những siêu axit

các dung môi

Trang 62

Các môi trường siêu axit như dung dịch SbF5 hoặc

Chúng được dùng để tạo ra dung dịch bền của nhiều cacbocation, ion oxoni, cation axyl … đó là những tiểu phân tồn tại rất ít trong dung môi là axit thông thường Ví dụ:

H H

F

SbF5+

HF F

+

Trang 63

Để đánh giá "định lượng độ bazơ" đối với môi trường bazơ mạnh như dung dịch kiềm đặc, dung dịch của

của nó mang điện tích âm làm chỉ thị Vi bazơ trong cân bằng mang điện tích âm (–) nên hàm axit thu được gọi

các dung môi

Trang 64

Như vậy, H- là đặc trưng cho khả năng nhận proton của môi trường, tức đặc trưng cho "độ bazơ" của môi trường H- là một đại lượng dùng để mở rộng mức đo

định lượng "độ bazơ'' về phía pH > 14

Bằng cách lựa chọn các hệ dung môi - bazơ hoặc dung môi - axit thích hợp, người ta đã thu được các dung dịch

Tức là đã mở rộng thang đo độ axit -bazơ của dung dịch

H- được hiểu là pH hiệu dụng

6 Phân biệt lực axit - bazơ Bronstet trong các

dung môi

Định dạng
Số trang	115
Dung lượng	7,56 MB