第五章_有机化合物的酸碱性
6有机化合物的酸碱理论

B1 B2
+ +
H+ H+
[B2]γ B 2 H + [HB2 + ]γ HB 2
+
[B1]γ B1 H + + [HB1+ ]γ HB1
K αB2 + H
21
将两式相除,可以得到:
K αB1+ H K αB2 + H
[B1][HB2 + ] γ B1 γ HB2 + [HB1 ][B2] γ HB1 + γ B2
2017/12/16 24
由此可以求得KaHB2+。以此类推,可以得到一系列碱的平 衡常数, KaHB1+,KaHB2+,KaHB3+,KaHB4+...。有了这一系列 碱的平衡常数以后,就可以用它们来确定任何比例的
H2SO4-H2O溶液的给质子能力。 BH+ B
+
+ H+
Ka
定义:
2017/12/16
2017/12/16
14
拉平效应(leveling effect)可以归纳如下: 在溶液中,没有一种比溶剂的共轭酸更强的酸,能够以可检 测到的浓度存在。或者说,如果酸的相对强度大于溶剂的共 轭酸,那么这个酸的强度将不能在该溶剂中测定。
HA + S HS+ + A-
在溶液中,没有一种比溶剂的共轭碱更强的碱,能够以可检 测到的浓度存在。或者说,如果碱的相对强度大于溶剂的共 轭碱,那么这个碱的强度将不能在该溶剂中测定。
HA + H2O A3
+ H3O+
Ka
近代化学基础第05章 酸碱反应

5.1.2 酸碱反应的实质—质子转移反应
根据质子理论,酸碱反应的实质就是质子的转移。
由于质子半径小,电荷密度高,它不能在水溶液中单独存在。 所以共轭酸碱对的质子得失反应不能单独进行。
即一种酸给出质子时,溶液中必须有一种碱来接受质子。 如HOAc的电离: HOAc → H+ + OAc–
H2O + H+ → H3O+
[HA][OH ] Kb _ [A ]
Kb 越大,表示正反应进行的趋势越大,碱性越强。 比较各种碱的Kb值,就可得出它们的相对强弱。 如NH3的Kb = 1.8×10-5, HCOO的Kb = 5.6×10-11, 说明NH3的碱性比HCOO强。
_
所以,
• 酸常数Ka指的是弱酸HA将它的质子转移给水
NH4+、HS是弱酸,共轭碱NH3是中强碱,S2是强碱。
酸碱的强弱可通过酸碱离解常数Ka,Kb定量描述。
1.一元酸碱的离解常数 ① 弱酸HA 弱酸在水溶液中存在如下平衡 : HA + H2O = H3O++ A ,该离解反应的平衡常数称 为酸的离解常数,简称酸常数,用Ka表示。
[H3O ][A ] [H ][A ] Ka [HA] [HA]
2–→
Ka1
2
4
[H3PO4 ]
[H ][HPO ] [H 2 PO 4 ]
+ 3_ 4
_
K a2 K a3
+
2_ 4
H++
PO43–
[H ][PO ] [HPO ]
2_ 4
Ka1= 10-2.12 Ka2= 10-7.20
Ka3= 10-12.36
有机化学基础知识点整理酰胺的酸碱性和羰基活化反应

有机化学基础知识点整理酰胺的酸碱性和羰基活化反应有机化学基础知识点整理:酰胺的酸碱性和羰基活化反应在有机化学中,酰胺是一类重要的有机化合物,广泛存在于许多生物大分子和药物中。
了解酰胺的酸碱性质以及与羰基活化反应的相关知识,对于深入理解有机化学的基础概念和反应机理非常重要。
本文将对酰胺的酸碱性和羰基活化反应进行整理。
一、酰胺的酸碱性1. 酰胺的酸性:由于酰胺中含有两个取代的羰基碳原子,与传统的羧酸相比,酰胺的酸性较弱。
酰胺不易与碱反应,不会与强碱反应生成盐。
2. 酰胺的碱性:由于酰胺中氮原子带有一个孤对电子,酰胺可表现出一定的碱性。
酰胺可与强酸反应生成盐,并且这类反应常常伴随着羰基氧原子上的亲电取代反应。
二、酰胺的羰基活化反应1. 酰胺的酯化反应:酰胺可以通过与酸酐或酸酐衍生物反应,发生酯化反应。
这类反应常常需要催化剂存在,常用的催化剂有DCC(双氯化环己腈)和DEAD(二甲基氨基乙醇二甲基亚砜)。
酰胺的酯化反应在有机合成中具有广泛的应用,可用于合成酰胺酯等化合物。
2. 酰胺的氧化反应:酰胺中的羰基碳原子可以被氧化剂氧化,发生羰基活化反应。
常用的氧化剂有氧气、氧化银、過氧化氢等。
羰基活化反应可在酰胺中引入其他取代基团,从而合成具有活性的有机分子。
3. 酰胺的还原反应:酰胺中的羰基碳原子可以被还原剂还原,发生羰基活化反应。
常用的还原剂有氢气和铝饼等。
羰基活化反应可将酰胺还原为醇,也可以将酰胺进一步还原为胺。
4. 酰胺的羰基取代反应:酰胺通过羰基上的亲电取代反应,可以引入新的官能团。
酰胺经过羰基取代反应可以进一步合成酰胺衍生物,也可以转化为其他有机化合物。
总结:本文整理了有机化学中酰胺的酸碱性和羰基活化反应的基础知识点。
酰胺作为一类重要的有机化合物,在许多化学和生物过程中发挥着重要的作用。
通过深入理解酰胺的酸碱性质和羰基活化反应,我们能够更好地理解有机化学的基础概念和反应机理,并将其应用于实际的有机合成过程中。
有机化学基础知识点有机物的电离和酸碱平衡

有机化学基础知识点有机物的电离和酸碱平衡有机化学基础知识点:有机物的电离和酸碱平衡有机化学是研究碳元素化合物及其反应的一门学科,具有广泛的应用领域。
了解有机物的电离和酸碱平衡是掌握有机化学基础知识的重要一环。
本文将介绍有机物的电离、有机物的酸碱性质以及酸碱平衡相关内容。
一、有机物的电离有机物的电离是指有机化合物中某些化学键断裂,形成离子的过程。
一般来说,有机物的电离可以分为强电离和弱电离两种情况。
1. 强电离强电离是指在水溶液中能全部电离成离子的有机物。
例如,醋酸钠在水溶液中完全电离成乙酸根离子(CH3COO^-)和钠离子(Na+)。
此外,酸类和碱类有机物也属于强电离的范畴。
2. 弱电离弱电离是指在水溶液中只能部分电离成离子的有机物。
这类有机物会在水溶液中建立一个动态平衡。
例如,乙酸在水溶液中只能部分电离,形成乙酸根离子(CH3COO^-)和氢离子(H+),同时也会与水反应重新生成无电离的乙酸分子。
弱电离的有机物一般具有较弱的酸碱性质。
二、有机物的酸碱性质有机物的酸碱性质通常是由有机物中的功能团决定的。
下面列举几种常见的有机物酸碱性质。
1. 酸性有机物酸性有机物通常含有可以失去质子(H+)的功能团,如羧酸(-COOH)和硫酸酯(-OSO3H)。
这些有机物在水溶液中会释放质子,并且具有酸的性质。
2. 碱性有机物碱性有机物通常含有可以接受质子的功能团,如胺(-NH2)和亚胺(-NHR)。
这些有机物在水溶液中会接受质子,并且具有碱的性质。
3. 中性有机物中性有机物既不具备明显的酸性功能团,也不具备明显的碱性功能团。
它们在水溶液中不产生显著的质子损失或吸收,因此具有中性的性质。
三、酸碱平衡有机物的酸碱平衡是指在溶液中有机物的酸性和碱性功能团相互作用,形成一个动态的平衡体系。
1. 酸解离常数(Ka)酸解离常数是衡量有机物酸性强弱的物理量。
它表示酸解离平衡的强弱程度,Ka 值越大,酸性越强。
乙酸的酸解离平衡反应可以用以下方程式表示:CH3COOH + H2O ⇌ CH3COO^- + H3O+其中,Ka 值等于 [CH3COO^-]×[H3O+]/[CH3COOH]。
有机化学中的电离与酸碱性质

有机化学中的电离与酸碱性质有机化学是研究碳化合物及其衍生物的性质、构造、合成和反应等方面的化学学科。
在有机化学中,电离和酸碱性质是非常重要的概念和研究内容。
本文将以此为主题,探讨有机化学中的电离与酸碱性质。
一、电离的概念与机制电离是指分子或离子在溶液中失去或得到电子而形成带电离子的过程。
在有机化学中,电离可分为酸性物质的电离和碱性物质的电离两种情况。
1. 酸性物质的电离酸性物质的电离是指物质在溶液中失去H+离子的过程。
有机酸是一类可以释放质子的物质,如无机酸HCl、硫酸等。
常见的有机酸有甲酸、乙酸、苯甲酸等。
这些物质能够与水反应生成H+离子,影响溶液的酸碱性质。
2. 碱性物质的电离碱性物质的电离指的是物质在溶液中释放OH-离子的过程。
有机碱是一类可以接受质子的物质,如氨(NH3)等。
当氨与水反应时,会生成氨水(NH4OH),并释放出OH-离子,使溶液呈碱性。
二、酸碱性质的判定与测定方法酸碱性质的判定是有机化学中重要的实验手段,可以通过以下几种方法进行测定。
1. pH值测定pH值是衡量溶液酸碱性强弱的指标,它是对数表达方式。
pH值越小,说明溶液越酸;pH值越大,说明溶液越碱;pH值为7时,表示溶液为中性。
可以通过pH试纸、酸碱指示剂或者pH计等工具来测定溶液的酸碱性质。
2. 中和反应中和反应是用来测定酸碱性质的常见实验方法之一。
将已知浓度的酸溶液与碱溶液缓慢滴加在一起,直到溶液呈中性为止。
通过实验过程中滴加的量以及实验中使用的指示剂,可以判断物质的酸碱性质。
3. 酸碱指示剂酸碱指示剂是有机化学实验中常用的辅助工具,它的颜色在酸性和碱性环境中会发生变化。
常见的指示剂有酚酞、甲基橙、酸碱紫等。
通过观察指示剂溶液颜色的变化,可以初步判断溶液的酸碱性质。
三、电离与有机反应的关系电离在有机反应中起着重要的作用,它会影响反应的速率和方向。
1. 电离与质子转移反应质子转移反应是指氢离子(质子)从一个分子转移到另一个分子的反应。
乙醇的酸碱性质

乙醇的酸碱性质乙醇是一种有机化合物,在化学上也具有酸碱性质。
它是一种无色透明的液体,具有一定的挥发性和易燃性。
乙醇在生活中被广泛应用于消毒、清洗、饮料等方面。
本文将介绍乙醇的酸碱性质及其应用。
一、乙醇的酸碱性质1. 酸性乙醇分子中含有一个羟基(-OH),这个羟基可以和氢离子结合,生成乙醇酸。
乙醇酸的离子式为CH3CH2OH + H+ →CH3CH2OH2+。
乙醇酸在水中可以有一定的电离,生成羟乙酸离子(CH3CH2O-)和氢离子(H+)。
由于乙醇的电离程度较弱,因此它是一种弱酸。
2. 碱性乙醇的羰基(C=O)可以和碱反应,生成相应的乙醇盐,如CH3CH2O- + Na+ → CH3CH2ONA。
由于乙醇中的羰基并不是很活泼,因此乙醇的碱性也相对较弱。
二、乙醇的应用1. 消毒乙醇具有良好的杀菌能力和蒸发性。
在医疗和日常生活中,常用70%的乙醇水溶液进行消毒。
这种溶液能够迅速杀死病菌和细菌,并在短时间内挥发干净。
乙醇消毒还可以用于清洁家居用品和办公设备等。
2. 饮料乙醇是一种常见的饮料成分,如啤酒、葡萄酒等都含有一定量的乙醇。
乙醇饮料具有一定的镇静和放松神经的效果,但过量饮用会对身体造成损害。
3. 烧伤救治乙醇可以用于烧伤救治。
被烧伤后,用浸有乙醇的棉球进行清洁和消毒,可以减少发炎和感染的风险,并刺激局部血液循环,加速伤口愈合。
4. 燃料乙醇可以作为汽车燃料的替代品。
现代汽车引擎可以使用含10% ~ 85%乙醇的汽油进行燃烧。
乙醇燃料具有较低的碳排放和较高的清洁性能,是一种较为环保的燃料。
总之,乙醇是一种重要的有机化合物,具有酸碱性质和广泛的应用。
虽然乙醇在生活中可以带来便利和好处,但也需要注意使用的安全和谨慎。
乙醇的酸碱性质

乙醇的酸碱性质乙醇(乙醇化学式C2H5OH)是一种常见的有机化合物,在生活中被广泛应用。
在理解乙醇的化学性质时,我们不得不提到它的酸碱性。
本文将详细探讨乙醇的酸碱性质及其相关信息。
一、乙醇的酸性质乙醇是一种醇类化合物,其中的氧原子与碳和氢原子形成键合。
由于氧原子的高电负性,乙醇具有酸性质。
乙醇可以作为酸,与碱反应生成相应的盐和水。
例如,当乙醇与氢氧化钠(NaOH)反应时,产生乙醇酸盐(乙醇的钠盐)和水:C2H5OH + NaOH → C2H5O- Na+ + H2O乙醇的酸性质也可以通过乙酸(CH3COOH)的形成来说明。
乙醇氧化生成乙醛(CH3CHO),然后进一步氧化生成乙酸。
这表明乙醇可以通过氧化反应产生酸性产物。
二、乙醇的碱性质乙醇不同于酸,因为它不能提供质子。
因此,从这个意义上来说,乙醇可以被视为一种中性物质。
然而,当乙醇与碱反应时,它可以作为碱参与反应,并生成乙醇酸盐。
这是因为乙醇中的氧原子可以给出电子对,并与酸中的质子形成键合。
例如,当乙醇与盐酸(HCl)反应时,产生乙基氯化物(C2H5Cl)和水:C2H5OH + HCl → C2H5Cl + H2O这个反应说明乙醇在特定的反应条件下也可以表现出碱性质。
三、乙醇的酸碱中性乙醇的酸碱性质可以由其分子内的氧原子和氢原子所形成的氢键来解释。
乙醇的酸性质主要来自氧原子的电负性,而碱性质则来自氧原子的电子性。
在酸碱实验中,当乙醇溶液与酸或碱反应时,它可以根据反应环境同时表现出酸性和碱性。
乙醇的酸碱性质还受到溶液的浓度和温度的影响。
当乙醇浓度较低时,它通常以酸的方式反应;当浓度较高时,它可能以碱的方式反应。
总结:乙醇作为一种有机化合物,具有酸碱中性质。
作为酸,乙醇可以与碱反应,生成相应的盐和水;作为碱,乙醇可以与酸反应,生成相应的酯和水。
然而,酸碱性质的具体表现取决于反应环境和乙醇的浓度。
了解和理解乙醇的酸碱性质有助于我们更好地应用和理解这一化合物在各个领域中的应用。
实验化学分析及例题讲解

第五章实验化学智能考点四十九物质性质及反应规律的研究Ⅰ.课标要求1.认识化学实验在学习和研究化学中的作用。
能发现学习、生产、生活中有意义的化学问题,并进行实验探究。
2.能对实验现象做出合理的解释,运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。
Ⅱ.考纲要求了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。
能根据实验试题要求.做到:1.设计、评价或改进实验方案。
2.了解控制实验条件的方法。
3.分析或处理实验数据,得出合理结论。
4.绘制和识别典型的实验仪器装置图。
Ⅲ.教材精讲一、研究物质性质的基本方法研究物质性质的方法:观察、分类、预测、实验、验证、比较等。
1.锌及其化合物的性质:+OH = [Zn(OH)ZnO+2NaOH+H2锌及其化合物的应用:锌元素是人体必需的微量元素之一。
金属锌用于制造镀锌材料。
氧化锌是一种优良的白色颜料,由于有一定杀菌能力,可以用来制医药软膏。
氯化锌常用做有机反应的脱水剂和催化剂,它的浓溶液常用于清除金属表面的氧化物。
2.有机化合物性质(苯酚、甲醛)研究 (1)苯酚性质的研究研究苯酚性质的方法:官能团→预测性质→实验验证→官能团之间相互影响。
(2)甲醛性质的研究甲醛性质的研究方法:官能团→预测性质→实验验证。
④与FeCl 3溶液反应:苯酚跟FeCl 3反应,使溶液呈紫色。
(用于鉴别) (注:淀粉遇碘显蓝色, KSCN 遇FeCl 3溶液显红色) 应用:苯酚是一种重要的化工原料,常用做消毒剂和防腐剂。
甲醛(还原性)①与酸性KMnO 4溶液反应:KMnO 4 / H +溶液褪色。
②与新制氢氧化铜反应:35%∽40%的甲醛水溶液叫福尔马林。
③与银氨溶液反应:HCHO + 2Cu(OH)2HCOOH +Cu 2O+2H 2O二、认识发生在盐溶液中的化学反应 1.认识盐类的水解 盐类水解规律的研究思路:盐溶液的酸碱性 →酸碱性的原因 盐类水解的本质 →盐类水解的规律①测定盐溶液的酸碱性②探讨盐溶液呈酸性或碱性的原因在溶液中盐电离出来的离子与水电离出来的H +或OH —结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解。
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1 第五章 有机化合物的酸碱性 酸碱是化学中的重要概念,从广义的角度讲,多数的有机化学反应都可以被看作是酸碱反应。因此,酸碱的概念在有机化学中有着重要的应用,在学习有机化学的时候,学习与了解有机化合物的酸碱性是十分必要的。
5.1 Brönsted酸碱理论 1923年,为了克服S. A. Arrehenius依据电离学说,所提出的水溶液中酸碱理论的不足,丹麦的J. N. Brönsted和英国的J. M. Lowry分别独立地提出了新的酸碱理论。该理论给出的酸碱定义为:凡是能给出质子的任何物质(分子或离子),叫做酸;凡是能接受质子的任何物质,叫做碱。简言之,酸是质子的给予体,碱是质子的接受体。因此,Brönsted 酸碱理论又称为质子酸碱理论。 依据Brönsted 酸碱理论,酸给出质子后产生的碱,称之为酸的共轭碱;碱接受质子生成的物质就是它的共轭酸。即: 酸碱 +质子
CH3CO2HCH3CO2- + H+
C2H5OHC2H5O- + H+ 可以看出,CH3CO2H给出质子是酸,生成的CH3CO2―则是碱。这样的一对酸碱,称为共轭酸碱对。C2H5OH和C2H5O―也是如此。酸、碱的电离可以看作是两对酸碱的反应过程。例如: CH3CO2H + H2OCH3CO2- + H3O+
酸1 + 碱2碱1 + 酸
2
H2O + CH3NH2OH- + CH3NH
3
+
醋酸在水中的电离,CH3CO2H给出一个质子是酸,H2O接受一个质子为碱。这里,CH3CO2H/CH3CO2―与H2O/H3O+分别是两个共轭酸碱对。但是,甲胺在水中电离时,H2O给出一个质子是酸,CH3NH2接受一个质子为碱。H2O/OH―与CH3NH2/CH3NH3+分别是两个共轭酸碱对。 由此可见, Brönsted理论中的酸碱概念是相对的。即一个物质(分子或离子)在一定条件下是酸,而在另一种条件下则可能是碱。这种情况在有机化学中经常遇到。例如,丙酮在硫酸中是碱,但在甲醇钠的二甲亚砜中则是酸: 2
H3CCH3
O+ H2SO4
H3CCH3
OH++ HSO4
-
H3CCH3
O+ CH3ONaH3CCH2
-
O+ CH3OH
同样,醋酸遇到浓硫酸时表现为碱,而弱碱性的苯胺遇到强碱NaNH2则显示为酸。 另一方面,共轭酸碱的强度也是相对的。对Brönsted酸碱来说,酸愈强,则其共轭碱愈弱;碱愈强,则其共轭酸愈弱。而在酸碱反应中,质子总是由较弱的碱转移到较强的碱上。 Brönsted提出的“共轭酸碱对”的概念,将酸碱理论从以水为溶剂的体系推广到质子溶剂体系,但是却不适用于非质子溶剂体系。
5.1.1 酸碱强度的测定 Brönsted认为,酸碱的强度可以用给出和接受质子的能力来衡量,强酸具有强给出质子的能力,强碱具有强接受质子的能力。一般情况下,可根据电离常数的大小来对不同物质的酸碱性进行比较。例如,CH3CO2H和H2O在25oC时:
Ka = [H+][CH3CO2-][CH3CO2H]= 1.7 x 10-5 pKa = 4.5
Ka = [H+][OH-][H2O]= 1.8 x 10-16 pKa = 15.7
可见,CH3CO2H给出质子的能力强于H2O,则CH3CO2H酸性比H2O大。 由于共轭酸碱在水溶液中的解离常数具有如下关系: KaKb = Kw
这里,Ka、Kb、和 Kw分别为酸、碱和水的解离常数。依据上述公式,共轭酸碱的强度是呈反
比关系的。即酸越强,其对应的共轭碱就越弱,反之亦然。通过Kw = 1x10-14,可以根据某个酸的酸常数来计算其共轭碱的碱常数,或从它的碱常数计算其共轭酸的酸常数。因此,要比较不同酸碱强度的大小,可以通过测量它们的解离常数Ka、Kb(常用其负对数pKa、pKb表示)来进行。为便于比较,酸碱的强度可以统一用pKa表示。一些常见有机酸和有机碱(的共轭酸),25oC时以水为标准的pKa,分别列于表5.1和表5.2中。通常Ka越大或pKa越小,表示酸性越强,其共轭碱的碱性就越弱,反之亦然。 3
表5.1 一些常见有机酸的pKa值(或pKa1值)× 名 称 pKa 名 称 pKa 甲酸 3.75 苯甲酸 4.21 乙酸 4.76 苯乙酸 4.31 丙酸 4.87 苯磺酸 0.70 n-丁酸 4.83 邻甲基苯甲酸 3.91
n-戊酸 4.84 间甲基苯甲酸 4.27
n-己酸 4.86 对甲基苯甲酸 4.37
氯乙酸 2.86 邻硝基苯甲酸 2.17 溴乙酸 2.90 间硝基苯甲酸 3.49 碘乙酸 3.18 对硝基苯甲酸 3.44 二氯乙酸 1.30 顺式肉桂酸 3.88 三氯乙酸 0.64 反式肉桂酸 4.44 三甲基乙酸 5.08 丁二酸 4.21 苯酚 9.99 顺丁烯二酸 1.94 邻甲基苯酚 10.26 反丁烯二酸 3.02 间甲基苯酚 10.00 甘氨酸 9.78 对甲基苯酚 10.26 色氨酸 9.39 邻硝基苯酚 7.23 组氨酸 9.17 间硝基苯酚 8.40 赖氨酸 10.53 对硝基苯酚 7.15 酪氨酸 9.11 乳酸 3.86 抗坏血酸 4.30 乙二醇 14.22 丙三醇 14.15 甲烷 40 环丙烷 39 乙烷 42 环己烷 45 乙烯 36.5 苯 37 乙炔 25 甲苯 35 脂肪酮 20-21 环戊二烯 16 *数据选自《化学用表》,江苏科技出版社(1979)和J. March 《Advanced Organic Chemistry》, 4
Mc. Graw-Hill, New York,1977。 表5.2 一些常见有机碱(的共轭酸)的pKa值(或pKa1值)× 名 称 pKa 名 称 pKa 甲胺 10.66 苯胺 4.63 乙胺 10.63 邻甲基苯胺 4.44 丙胺 10.71(20oC) 间甲基苯胺 4.73 n-丁胺 10.77 对甲基苯胺 5.08
二甲胺 10.73 间硝基苯胺 2.45 三甲胺 9.81 对硝基苯胺 1.00 二乙胺 10.93 邻氯苯胺 2.65 三乙胺 11.01 间氯苯胺 3.46 吡咯烷 11.27 对氯苯胺 4.15 N-甲基吡咯烷 10.32 甘氨酸 2.35 吡啶 5.18 丙氨酸 2.35 环己胺 10.66 色氨酸 2.43 喹啉 4.90(20oC) 苏氨酸 2.09 联苯胺 3.57(30oC) 胱氨酸 1.65 乙酰胺 0.63 脯氨酸 1.95 嘌呤 2.30(20oC) 丝氨酸 2.19 8-羟基嘌呤 2.56(20oC) 酪氨酸 2.20 甜菜碱 1.83(0oC) 精氨酸 1.82 吗啡 8.21 缬氨酸 2.29 *数据选自《化学用表》,江苏科技出版社(1979)。 需要指出的是,pKa仅可作为粗略衡量酸碱强度的标准,因为表中的pKa是在稀的水溶液中测定的,而溶剂的性质和其它因素(如温度)对pKa的大小和次序是有显著影响的。尽管如此,pKa仍是描述有机化合物酸碱性的重要参数。 L. H. Hammett为了测定强酸介质的酸度,采用了一系列弱碱指示剂,并引入酸度函数(H0)的概念代替pH来表示酸度。要测定酸性介质的酸强度,实际上就是测定酸性介质给 5
出质子的能力,这可以通过采用一系列的弱碱指示剂来进行。 首先,配制一定酸度的弱碱指示剂溶液,由于指示剂在酸性介质中被质子化,因而测量的是其共轭酸的酸度: B1H+H+ + B
1
Ka1 = aH+aB1aB1H+
pKa1 = - logaH+aB1aB1H+
上式中,B1为弱碱指示剂;BH+为质子化碱,即碱的共轭酸;a为活度。经过整理,pKa1的式子可以写为:
pKa1 = - logaB1aB1H+logaH+
在稀水溶液中,活度即为浓度,此时方程式(5-1)变成: pKa1 = log[B1H+][B1]+ pH
如果弱碱B1和质子化碱BH+的光谱是已知的(实验可测),则可以利用可见-紫外光谱法,在已知pH的水溶液中测定[B1H+]/[B1]的比值,从而确定pKa1。 确定pKa1之后,就可以在同一溶液中测定另一弱碱指示剂的pKa2: B2H+H+ + B
2
pKa2 = - logaB2aB2H+logaH+
将(5-1)式减去(5-2)式,并以浓度表示,可得:
pKa1 - pKa2 = log [B1H+][B1]+log [B2H+][B2]-log B1H+B2B1B2H+ 式中,γ为活度系数。Hammett假设,若上述两个碱具有相同的电荷和相似的结构,则它们的活度系数的比值相等。即
log B1H+B2
B1
B2
H
+
= 0
这时,式(5-3)变成为: pKa1 - pKa2 = log [B1H+][B1]log [B2H+]
[B2]-
(5-1) (5-2) (5-3)
(5-5) (5-4)