布朗斯特酸的详解

如题所述

第1个回答  2016-06-01

水是两性物质,因此依反应物的不同,水可能是酸(释放质子),也可能是碱(接受质子)。例如在水和乙酸的反应中,水扮演碱的角色:
CH3COOH + H2O === CH3COO- + H3O+
生成物之一的乙酸根离子 CH3COO- 是乙酸的共轭碱,而水合氢离子 H3O+ 则是水的共轭酸。
而在水和氨的反应中,水扮演酸的角色,其反应式如下:
H2O + NH3 === OH- +NH4+
水提供一个氢离子给氨,而氢氧根离子则是水的共轭碱。
强酸(如盐酸)会完全解离,而弱酸(如乙酸)只会部份解离。酸度系数 pKa 是酸解离程度的指标,也可用来判断酸的强弱。
许多的化合物均可以依酸碱质子理论的方式,依其和水反应的情形,分类为酸或碱:如无机酸以及其衍生物(如磺酸、膦酸)、羧酸、胺、碳负离子、 1,3-二酮(如乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯、米氏酸)……等。 路易士碱可以提供电子对,若此电子对可以和氢离子键结,则此路易士碱也是布朗斯特碱。因此酸碱质子理论也可以适用在非水溶液的情形。一个给电子溶剂 S 可以用以下的方式接受氢离子:
AH + S: ===A- + SH+
在酸碱化学中典型的给电子溶剂,如二甲基亚砜或液氨,都有一个有孤对电子的氧原子或氮原子,可以和氢离子键结。
有些路易士酸除了可以接收电子对外,也是布朗斯特酸。如铝离子 Al3+ 可以从水分子接受电子对,如以下的反应式 :
Al + 6H2O → Al(H2O)63+
反应所生成的水合铝离子为弱的布朗斯特酸:
Al(H2O)6 + H2O === Al(H2O)5OH + H3O+ .....Ka = 1.7 x 10-5
全反应可以视为铝离子的水解。 不过并非所有的路易士酸都会产生对应的布朗斯特酸,如镁离子也是路易士酸,可和六个水分子结合为水合镁离子
Mg2+ + 6H2O → Mg(H2O)62+
但此例中没有氢离子的转移,因为水合镁离子的Ka很小(Ka ~ 10-12),所释放的氢离子很少,可以忽略不计。
硼酸可以用来说明一个在水中不会解离的布朗斯特酸,仍然可以提供氢离子给水(在此为一种布朗斯特碱)。其反应为
B(OH)3 + 2H2O === B(OH)4- + H3O+
硼酸在反应中为路易士酸,从一个水分子接收电子对,再提供一个氢离子给另一个水分子,因此也是布朗斯特酸。

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