AXIT và BAZO (hóa vô cơ SLIDE)

Chương III AXIT – BAZ I THUYẾT AXIT – BAZ CỔ ĐIỂN CỦA ARRENIUS II THUYẾT PROTON CỦA BRONSTED III THUYẾT ELECTRON CỦA LEWIS IV THUYẾT AXIT – BAZ CỦA USANOVIC I THUYẾT AXIT – BAZ CỔ ĐIỂN CỦA ARRENIUS • Định nghĩa: Axit - chất phân ly nước cho ion H+ Baz - chất phân ly nước cho ion OH• Hạn chế: áp dụng cho dung dịch nước chất thành phần cấu tạo có chứa H+ OH- II THUYẾT PROTON CỦA BRONSTED Định nghĩa Dự đoán axit – baz Bronsted Cường độ axit – baz Bronsted Phản ứng thủy phân theo quan điểm axit – baz Bronsted Đánh giá khả xảy phản ứng trao đội ion hàm nhiệt động Định nghĩa • • • axit - chất cho H+ Baz - chất nhận H+ Phản ứng axit – baz tổng quát: + nH+ aAx + bBaz ↔ cBaz + dAx 2 - nH+ Dự đoán axit – baz Bronsted • Axit – chất phải có chứa H+  Cation: NH4+…  Các cation kim loại bị hydrat hóa nước Ví dụ: Al3+ + 6H2O ⇌ [Al(H2O)6]3+ [Al(H2O)6]3+ ⇌ [Al(H2O)5OH]2+ + H+  Anion: HSO4-, H2PO4-…  Phân tử trung hòa điện: HCl, H2SO4, H2O … • Baz – chất có dư mật độ điện tích âm:  Có điện tích âm (anion): Cl-, SO42-…  Có phân cực âm (phân tử phân cực - bất đối xứng khơng gian): NH3, HCl • Một chất có khả thể tính axit (hay baz) có tiểu phân khác nhận H+ (hoặc cho H+) 2.Lưỡng Dựtính:đốn axit – baz Bronsted vừa có KN cho, vừa có KN nhận H+ •  Các hợp chất có chứa H+ thường chất lưỡng tính Ví dụ: H2O + H2O ⇌ H3O+ + OHHF + HF ⇌ H2F+ + F- Kcb = KS H2SO4 + H2SO4 ⇌ H3SO4+ + HSO4 Khi phản ứng với axit mạnh hơn: lưỡng tính = baz Khi phản ứng với baz mạnh hơn: lưỡng tính = axit Ví dụ: H2PO4- + HCl → H3PO4 + ClH2PO4- + HCO3- → HPO42- + H2CO3 pKa2 • 7.21 10.33 Trung tính: vừa khơng có khả nhường, vừa khơng có khả nhận H+  Cation kim loại khan: Na+, Ca2+…  Phân tử không phân cực: CO2, B2Cl6… Quy tắc Kartletch • đánh giá tính axit – baz hydroxit đơn bậc Thế ion nguyên tử trung tâm: 2,2 baz • Ví dụ: 3,2 lưỡng tính q Φ= r axit Φ Mn2+ Mn4+ Mn7+ r (Å) 0,91 0,61 0,46 Φ 1,48 2,56 3,90 M2Ox Oxit baz Lưỡng tính Oxit axit Cường độ axit – baz Bronsted a b c d Cường độ axit – baz Bronsted trạng thái khí Cường độ axit – baz Bronsted dung mơi proton hóa Cường độ số axit – baz quan trọng dung dịch nước Mối liên hệ cường độ axit baz với tính kim loại – phi kim mức độ oxi hóa chúng a Cường độ axit – baz Br TT khí • • • B( K ) + H (+K ) → BH (+K ) AP B ∆H = -AP ↑→ B: baz ↑→ BH+↓ AP ↑ mật độ e TT nhận H+ ↑ Từ F- đến I-: AP ↓ r anion ↑ NH3, PH3, AsH3: AP ↓ mật độ e ⇅ tự ↓ định hướng AO sp3 nguyên tử P, As NH3, NCl3, NF3: AP ↓ tác dụng kéo e ↑ F > Cl > H làm ↓ mật độ e N • Phản ứng axit – baz TT khí: H+ + BAPmax → BH+ b Cường độ axit – baz Br dung mơi proton hóa Các dung mơi proton hóa H O, H SO , NH , HF • 2 4,L 3,L L  thường có lk hydro → Ts, Tnc > hợp chất tương tự  có tính phân cực mạnh → có khả hịa tan nhiều chất  tự ion hóa phần TT lỏng để tạo thành H + solvat hóa: • Khi hồ tan HA axit mạnh H O: HA +H O ⇌ H O+ + A2 • Khi hịa tan B baz mạnh H O: B + H O ⇌ BH+ + OH2 • Độ mạnh axit, baz đặc trưng K , K a b b Đánh giá biến thiên đẳng áp tiêu chuẩn ∀ ∆G0 < - 40kJ - phản ứng tự xảy đến ∀ ∆G0 > + 40 kJ - phản ứng khơng tự xảy • - 40 kJ < ∆G0 < +40 kJ - phản ứng xảy thuận nghịch • ∆G0 nhiệt độ T tính: ∆G0 = ∆H0 - T∆S0 ∆G0 = -RTlnK c Đánh giá số cân K=K a K CB K ∏ = ∏K – cho axit yếu K b cd sp – cho baz yếu K = 10-14 – cho nước N T K kb • K → +∞: phản ứng xảy hồn tồn CB • K → 0: phản ứng khơng xảy CB • K ≈ 1: phản ứng xảy thuận nghịch CB – cho chất đly khó tan – cho phức chất Ví dụ: • (NH ) SO + CuCl + 2NaOH = 4(dd) (r) (dd) [Cu(NH ) ]Cl + Na SO + 2H O (dd) 4(dd) • 2NH + + CuCl + 2OH= (dd) (r) (dd) = [Cu(NH ) ]+ + Cl+ 2H O (dd) (dd) [ [Cu ( NH ) ] ] × [Cl ] [[Cu ( NH ) ] ]  [ NH ][ H ]  [ Cu ][Cl ]   = = × ×  [ NH ] × [OH ] [Cu ] × [ NH ]  [ NH ]  ([H ][OH ]) + K CB + K a2 − − × TCuCl  K  N = = K [ Cu ( NH ) ] + × K 2N  K b NH3 NH + + 10 −5,92 , 90 = − 4,76 = 10 10 × 10 −10,86 + + + + + − −  TCuCl TCuCl  × =  K [ Cu ( NH ) ] + × K N K b NH3 × K [ Cu ( NH ) ] +  III THUYẾT ELECTRON CỦA LEWIS Định nghĩa Dự đoán axit – baz Lewis Cường độ axit – baz Lewis Các phản ứng tạo phức theo quan điểm axit – baz Lewis Định nghĩa • Axit - chất nhận cặp electron • Baz - chất cho cặp electron để tạo thành liên kết hóa học • Tương tác axit – baz dẫn đến hình thành liên kết cho - nhận Dự đoán axit – baz Lewis • Axit Lewis – phải có dư mật độ điện tích dương có orbital trống: các cation kim loại:Ag+, Co3+, Cr3+, Mg2+… các halogenua B, Al, Si, Sn, P… các hyđrua B, Al… các hợp chất có liên kết kép điều kiện thích hợp Dự đốn axit – baz Lewis • Baz Lewis – có khả cho cặp electron: các anion: Cl-, Br-, F-, OH-… các phân tử trung hòa điện cation thành phần có nguyên tử ⇅ tự do: NH3, amin, hợp chất hữu có chứa oxy rượu, xeton… Ví dụ: Axit + Baz Ag+ + 2NH ⇌ [Ag(NH ) ]+ 32 BF + F- ⇌ [BF ]4 HCl + NH ⇌ NH Cl CO + OH2 ⇌ HCO SO + OH2 ⇌ HSO 3 Cường độ axit – baz Lewis • • Tính axit ↑ mật độ (+) ngtử trung tâm↑ Tính baz ↑ mật độ (-) phối tử ↑ Ví dụ: I-, Br-, Cl-, F- : r • anion ↓ → tính baz ↑ Tất hiệu ứng cảm ứng, cộng hưởng … có tác dụng rút e làm tính axit ↑ làm tính baz ↓ Ví dụ: Trong dãy: Me3N, NH3, NF3 : tác dụng rút e ↑ → tính axit ↑, tính baz ↓ Trong dãy BF3, BCl3, BBr3 : r phối tử ↑ → khả tạo liên kết π cho - nhận ↓ → tính axit ↑ Ví dụ 2: BX3 M3N NH3 NF3 Các phản ứng tạo phức theo quan điểmSựaxit – baz Lewis tạo phức a b Quan điểm axit – baz cứng, mềm a Sự tạo phức • • Các cation KL có nhận , nhận ⇅ baz Lewis để tạo lk cht theo kiểu cho - n+ n+ Nếu Mn+ có KN lk với nhiều L để tạo phức: M +L=M ←L MLn( i+−1) + L = MLni + • Ki Axit ↑ + baz n + ↑ → phức bền với n + K, β ↑ ML + L = ML β = K × K × × K ( mK,−1β) phức tạombởi cùngm KL để so1 sánh cường m → Có thể dùng độ baz Tuy nhiên dùng cách để so sánh tính axit cation kim loại → Khái niệm axit – baz cứng, mềm b Quan điểm axit – baz cứng, mềm • Định nghĩa: Axit cứng – cation / ptử có d nhỏ mật độ (+) cao, khơng có khả cho ⇅ (H+, Ca2+, Al3) Baz cứng – ptử / anion có d nhỏ, khó bị biến dạng, khơng có khả nhận ⇅ (như F-, Cl-, OH-, NH3, H2O…) Axit mềm – cation / ptử có d lớn, (+) nhỏ, dễ bị biến dạng (Cu+, Ag+, GaCl3, GaBr3…) Baz mềm – ptử / An có d lớn, dễ bị p/cực, dễ bị oxy hóa • Axit baz phản ứng với theo quy tắc: Axit cứng dễ + với baz cứng →hợp chất bền Axit mềm dễ + với baz mềm →hợp chất bền IV THUYẾT AXIT – BAZ CỦA USANOVIC • Định nghĩa:  Axit – chất - Kt+, + An-, + e-  Baz – chất có khả + Kt+, - An-, - e- • • Us: pư HH phản ứng axit – baz Ví dụ: Baz + Axit KF + BF ⇌ K+ 3NaF + AlF ⇌ 3Na+ + [AlF ]36 Na S + CS 2 ⇌ 2Na+ + CS 23 3ZnO + P O ⇌ 3Zn2+ + 2PO 34 K O + ZnO ⇌ 2K+ ZnO - lưỡng tính • Thuyết Us: pư chất TT nóng chảy + BF + ZnO 22 TỔNG QUÁT Các định nghĩa axit – baz có điểm chung: • Axit – chất    • cho tiểu phân tích điện dương (H+, Kt+) nhận tiểu phân tích điện âm (⇅, OH-, An-) → axit biểu thị tính dương điện Baz – chất    cho tiểu phân tích điện âm nhận tiểu phân tích điện dương → baz đặc trưng cho tính âm điện ... tính axit? ?? Trong PNP: tính kim loại ↓ Rion ↑ ↑ → tính axit ↓ d Mối liên hệ cường độ axit baz với mức độ oxi hóa Đối với nguyên tố, mức oxi hóa ↑→ tính axit ↑ MnO: oxit baz mạnh, tan dd axit. .. Lưỡng tính Oxit axit Cường độ axit – baz Bronsted a b c d Cường độ axit – baz Bronsted trạng thái khí Cường độ axit – baz Bronsted dung môi proton hóa Cường độ số axit – baz quan trọng dung dịch... dung dịch Quy luật biến đổi cường độ hydraaxit • nước • Quy luật biến đổi cường độ oxyaxit • Cường độ axit Mn+.xH 2O  Quy luật biến đổi cường độ hydraaxit HnX • Trong chu kỳ từ trái sang phải