Chương 3 phản ứng axit bazo

PHN NG AXIT - BAZ Phản ứng axit - bazơ Tính chất độc đáo proton Thuyết axit - bazơ Areniuyt Thuyết axit bazơ Bronstet Lauri Lực axit bazơ Bronstet 4.1 Tích số ion nớc 4.2 Khái niệm pH pK 4.3 Xác định pH, chất thị 4.4 Lực axit a) Lực axit b) Xác định số axit c) Xác định nồng độ tiểu phân dung dịch axit 4.5 Lực bazơ a) Lực bazơ b) Xác định nồng độ tiểu phân dung dịch bazơ 4.6 Mối quan hệ gia lực axit lực bazơ liên hợp với 4.7 Nhng yếu tố ảnh hởng đến lực axit bazơ Bronstet a) Hiđrua phi kim (E H) b) Axit bazơ chứa oxi c) Lực axit ion kim loại hiđrat hoá 5.* Tích số ion dung môi proton Phân biệt lực axit - bazơ Bronstet dung môi 6.1 Trong dung môi nớc a) pK cặp axit - bazơ nớc b) Khoảng phân biệt lực axit dung môi nớc c) Khoảng phân biệt lực bazơ dung môi nớc 6.2 Trong dung môi khác nớc a) ảnh hởng dung môi đến lực axit - bazơ b) Khoảng phân biệt lực axit - bazơ dung môi khác nớc 6.3 Hàm axit, pH hiệu dụng pKa quy đổi Siêu axit a) Môi trờng axit mạnh hàm axit Ho b) Siêu axit c) Môi trờng bazơ mạnh hàm axit Hd) Giá trị pKa quy đổi dung dịch nớc 7.* Lực axit- bazơ pha khí Dung dịch đệm 8.1 Tính pH dung dịch đệm a) Dung dịch đệm pha từ axit yếu muối b) Dung dịch đệm pha từ bazơ yếu muối 8.2 Tác dụng dung dịch đệm Sự dung môi phân muối 9.1 Sự thuỷ phân muối a) Muối tạo thành từ bazơ mạnh axit mạnh b) Muối tạo thành từ bazơ mạnh axit yếu c) Muối tạo thành từ bazơ yếu axit mạnh d) Muối bazơ yếu axit yếu 9.2 Hằng số thuỷ phân độ thuỷ phân a) Xét thuỷ phân muối tạo thành từ bazơ mạnh axit yếu b) Xét thuỷ phân muối tạo thành từ bazơ yếu axit mạnh c) Xét thuỷ phân muối tạo thành từ bazơ yếu axit yếu 9.3* Sự dung môi phân muối 10 Phản ứng trung hoà Chuẩn độ axit bazơ 10.1 Phản ứng trung hoà a) Khái niệm phản ứng trung hoà b) Phản ứng trung hoà gia axit yếu bazơ mạnh c) Phản ứng trung hoà bazơ yếu axit mạnh 10.2 Chuẩn độ axit bazơ a) Khái niệm chuẩn độ axit - bazơ b) Chuẩn độ axit mạnh bazơ mạnh c) Chuẩn độ axit yếu bazơ mạnh d) Chuẩn độ bazơ yếu axit mạnh e) Nhận xét chung 11.* Thuyết hệ dung môi 12 Thuyết axit bazơ Liuyt 12.1 Axit, bazơ phản ứng axit bazơ theo Liuyt a) Axit bazơ Liuyt b) Phản ứng axit bazơ theo Liuyt 12.2.* Một số loại axit Liuyt thờng gặp Axit Liuyt chứa nguyên tử thiếu hụt electron Axit Liuyt chứa liên kết bội phân cực Axit Liuyt ion kim loại 12.3 * Lực axit bazơ Liuyt a) Axit, bazơ cứng mềm b) Quy tắc axit, bazơ cứng mềm (ABCM) 13.* Phản ứng axit bazơ dị thể a) Axit bề mặt b) Axit rắn nóng chảy công nghiệp 14.* ý nghĩa thuyết axit bazơ Bài tập Phản ứng axit - bazơ Arrhenius: a khỏi nim axit-baz nm 1887 Axit: Cho H+ Baz: Cho OH Bronsted-Laury: a khỏi nim axitbaz tng quỏt hn Axit: Cho H+ Baz: Nhn H+ Phản ứng axit - bazơ Thuyt axit-baz theo cỏc h dung mụi (1923) c m rng hn Thuyt axit-baz ca Lewis:(1923) c khỏi quỏt hn Vỡ proton li c s dng nh l tiờu chun cho tớnh axi-baz? Multidentate Ligands Co2+ complex of EDTA4- Lewis Acids & Bases Many complex ions containing water undergo HYDROLYSIS to give acidic solutions [Cu(H2O)4]2+ + H2O -> [Cu(H2O)3(OH)]+ + H3O+ Lewis Acids & Bases This explains why water solutions of Fe3+, Al3+, Cu2+, Pb2+, etc are This interaction weakens this bond acidic Another H2O pulls this H away as H+ Amphoterism of Al(OH)3 Lewis Acids & Bases This explains AMPHOTERIC nature of some metal hydroxides Al(OH)3(s) + H+ > Al3+ + H2O Here Al(OH)3 is a Brứnsted base Al(OH)3(s) + OH- > Al(OH)4- Here Al(OH)3 is a Lewis acid OH Al 3+ Lewis Acids & Bases Formation of complex ions explains why you can dissolve a ppt by forming a complex ion AgCl(s) Ag+ + Cl- Ksp = 1.8 x 10-10 Ag+ + NH3 > Ag(NH3)2+ Kform = 1.6 x 107 AgCl(s) + NH3 Ag(NH3)2+ + ClKnet = 12 Thuyết axit - bazơ Liuyt 12.1 Axit- baz cng v axit-baz mm Xuất phát điểm việc đa thuật ng cứng, mềm khái niệm độ phân cực hoá: Axit bazơ mềm axit bazơ mà electron hoá trị chúng dễ bị phân cực hoá, dễ hinh thành liên kết cộng hoá trị Ngợc lại axit bazơ cứng axit bazơ có lớp electron khó bị phân cực hoá Quy tắc Pearson: Axit cứng a bazơ cứng, axit mềm a bazơ mềm ối với tơng tác cứng - cứng lực hút Culong có tác dụng quan trọng, tơng tác mềm-mềm thi phần đóng góp liên kết cộng hoá trị quan trọng 12 Thuyết axit bazơ Liuyt 12.1 Axit- baz cng v axit-baz mm Sự phân chia axit, bazơ thành cứng hay mềm tuyệt đối có ranh giới rõ rệt Nói chung tính cứng axit bazơ ion đơn giản thi giảm dọc theo nhóm, thí dụ : Li+ > Na+ > K+ ; Zn2+ > Cd2+ > Hg2+ ; F > Cl > Br > I ối với bazơ tiểu phân đẳng electron (isoelectron) thí tính cứng tng dọc theo chu ki : NH2- < OH- < F- tính cứng nguyên tố thờng tng theo tng trạng thái oxi hoá i từ đầu nhóm đến cuối nhóm thi tính cứng giảm hợp chất có số oxi hoá nguyên tử trung tâm Classification of metals and ligands in terms of Pearsons (1963) HSAB principle Hard Borderline Soft Acids Acids Acids Central Ligand H+ Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+ Be2+ > Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+ Al3+ > Ga3+ Sc3+ > Y3+; REE3+ (Lu3+ > La3+); Ce4+; Sn4+ Ti4+ > Ti3+, Zr4+ Hf4+ Cr6+ > Cr3+; Mo6+ > Mo5+ > Mo4+; W6+ > W4+; Nb5+, Ta5+; Re7+ > Re6+ > Re4+; V6+ > V5+ > V4+; Mn4+; Fe3+; Co3+; As5+; Sb5+ Th4+; U6+ > U4+ PGE6+ > PGE4+, etc (Ru, Ir, Os) Bases Fe2+, Mn2+, Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Sn2+, As3+, Sb3+, Bi3+ Au+ > Ag+ > Cu+ Hg2+ > Cd2+ Pt2+ > Pd2+ other PGE2+ Tl3+ > Tl+ Bases Bases F-; H2O, OH-, O2-; NH3; NO3-; CO32- > HCO3-; SO42- > HSO4-; PO43- > HPO42- > H2PO4-; carboxylates (i.e., acetate, oxalate, etc.); MoO42-; WO42- Cl- I- > Br-; CN-; CO; S2- > HS- > H2S; organic phosphines (R3P); organic thiols (RP); polysulfide (SnS2-), thiosulfate (S2O32-), sulfite (SO32-); HSe-, Se2-, HTe-, Te2-; AsS2-; SbS2- SCHWARZENBACHs A, B, C 12 Thuyết axit - bazơ Liuyt 12.1.Axit, bazơ phản ứng axit - bazơ theo Liuyt Nh vậy, thuyết axit - bazơ Liuyt không nhng bao hàm tất thuyết axit - bazơ mà đợc mở rộng nhiều Các thí dụ cho thấy, trừ phản ứng thực chất có cho nhờng hẳn electron (thuộc loại phản ứng oxi hoá - khử), lại hầu nh tất phản ứng khác phản ứng axit-bazơ Chính mở rộng nên ngời ta khó tim đợc nhng quy luật định tính định lợng chi phối phạm vi tất axit bazơ Liuyt 13.* Phản ứng axit bazơ dị thể Các axit bề mặt nhng chất rắn với diện tích bề mặt lớn có chứa nhng tâm axit Nhôm oxit (Al2O3) axit bề mặt nhờ có trạng thái oxi hoá cao (3+) Al Nhôm oxit kết tủa bị hiđroxyl hoá bề mặt tạo tâm axit Bronstet yếu Khi nung đến đến 900 oC thi tạo thành nhôm oxit đề hiđroxyl hoá (Al2O3), có tâm axit Liuyt (ion Al3+) tâm bazơ Liuyt Al3+ bề mặt hoạt động nh axit Liuyt, O2- hoạt động nh bazơ Liuyt Cặp axit bazơ tồn đồng thời, nhng tâm axit Liuyt xúc tác quan trọng 13.* Phản ứng axit bazơ dị thể Nhôm silicat hoạt động nh axit Bronstet mạnh Phản ứng tách nớc hợp chất hu xảy nhờ xúc tác axit bề mặt, chẳng hạn đề hiđrat hoá ancol tạo ete anken 13.* Phản ứng axit bazơ dị thể Phản ứng trùng hợp anken xảy nhờ xúc tác nhôm silicat Khi axit Bronstet bề mặt proton hoá liên kết C = C chuyển anken thành cacbocation hoạt động Phản ứng bề mặt dùng tâm axit Bronstet silicagen đợc sử dụng chế tạo lớp màng che phủ mỏng chứa gốc hu khác SiOH + ClSiR3 SiOSiR3 + HCl 13.* Phản ứng axit bazơ dị thể Quan điểm axit bazơ Liuyt vận dụng đợc vào số phản ứng xảy gia chất rắn chất nóng chảy CaO + SiO2 CaSiO3 ... 31 1 ,3 311 ,3 311 ,3 311 ,3 X(K) + e = X-(K) - 83 -8 7,6 -8 2,5 -7 5 ,3 -3 6 ,45 -3 3 2,6 -3 2 5,7 -3 1 1,7 HX(K) = H(K) + X(K) H(K) X(K) Haq Xaq HX(K) = H+.aq + X-.aq G0 = K = 10 G0 2 ,30 31,987298 4 ,3 -1 0... oxaxớt- XOm(OH)n Nhng yu t nh hng n lc axớt- baz Bronste a) Cỏc hidaxit cú cụng thc HnX axit Ka pKa Ka CH4 NH3 H2O HF 1 0-5 0 58 10 -3 3 33 1 0-1 6 16 10 -3 PH3 1 0-2 7 27 H2S 1 0-7 H2Se 1 0-4 H2Te 10 -3 HCl... Phản ứng axit - bazơ Arrhenius: a khỏi nim axit- baz nm 1887 Axit: Cho H+ Baz: Cho OH Bronsted-Laury: a khỏi nim axitbaz tng quỏt hn Axit: Cho H+ Baz: Nhn H+ Phản ứng axit - bazơ Thuyt axit- baz