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有机基础-主流酸碱理论和pKa(酸性药物pka与酸性的关系)

发布:2024-07-01 浏览:51

核心提示:学习酸碱理论时,有这样的结论:强酸的共轭碱是弱碱,强碱的共轭酸是弱酸,反之亦然。上学的时候只知道记住它,今天终于理解了,这条结论其实可以用简单的计算导出。阿伦尼乌斯酸碱理论阿伦尼乌斯酸碱理论是化学中的先驱性理论,对于我们理解化学反应以及酸和碱的性质具有长远的影响。这个理论是由瑞典化学家阿维纳留斯(Svante Arrhenius)在1884年提出的。根据阿伦尼乌斯酸碱理论,酸被定义为能在溶液中产生氢离子(H+)的物质,而碱被定义为能在溶液中产生氢氧根离子(OH-)的物质。这个理论的独特之处在于,它将酸和碱

学习酸碱理论时,有这样的结论:强酸的共轭碱是弱碱,强碱的共轭酸是弱酸,反之亦然。
上学的时候只知道记住它,今天终于理解了,这条结论其实可以用简单的计算导出。
阿伦尼乌斯酸碱理论阿伦尼乌斯酸碱理论是化学中的先驱性理论,对于我们理解化学反应以及酸和碱的性质具有长远的影响。
这个理论是由瑞典化学家阿维纳留斯(Svante Arrhenius)在1884年提出的。
根据阿伦尼乌斯酸碱理论,酸被定义为能在溶液中产生氢离子(H+)的物质,而碱被定义为能在溶液中产生氢氧根离子(OH-)的物质。
这个理论的独特之处在于,它将酸和碱的性质直接与这些离子的存在联系起来,而不是依赖于其他的物化性质。
阿伦尼乌斯酸碱理论的这种定义只适用于那些能够产生氢离子和氢氧根离子的化合物。
因此,这个理论的适用范围在一些方面上可能会受到限制。
虽然阿伦尼乌斯酸碱理论已经有一定的历史了,看起来有些过时,但它在现代化学教育中仍然发挥着重要的作用,特别是在入门级的化学课程中。
初学者通常首先学习阿伦尼乌斯酸碱理论的基础知识,然后再逐渐接触和理解更为复杂的酸碱相关理论,如布朗斯特德-洛瑞理论和路易斯酸碱理论。
阿伦尼乌斯酸碱理论的一个潜在缺点是,它无法解释所有的酸碱行为。
这主要是因为阿伦尼乌斯酸碱理论提供的酸和碱的定义过于依赖水作为溶剂,而在许多化学环境中,水可能并不存在。
此外,阿伦尼乌斯理论忽略了一些化合物的可能性,尽管它们不能在溶液中产生氢离子或氢氧根离子,但它们仍然会展现出酸性或碱性。
质子酸碱理论质子酸碱理论是由丹麦化学家布朗斯特德(Brønsted)在1923年提出。
质子酸碱理论基于一种将质子视为转移媒介的观念,我们可以通俗的设想质子在混合物中从一个结构框架转移到另一个结构框架。
根据质子酸碱理论,酸被定义为质子(或氢离子)的给体,而碱则被定义为质子(或氢离子)的受体。
这个定义涵盖了阿拉尼乌斯酸碱理论的主要观点,但还进一步将其范围扩大到无需涉及水或任何溶剂的一般反应。
任何可以给予质子的化合物都可以作为酸,同样,任何能吸收质子的化合物都可以作为碱。
这种理论包括酸碱对的概念,即一个酸与形成酸所对应的底物(共轭碱),或一个碱与引发碱的底物(共轭酸)之间形成的组合。
质子酸碱理论与阿拉尼乌斯酸碱理论有一些显著的区别,主要包括以下几点:对酸和碱的定义:在阿拉尼乌斯理论中,酸是能够产生氢离子的化合物,而碱是能产生氢氧根离子的化合物。
然而,质子酸碱理论将酸定义为质子给体,而碱定义为质子受体。
这种定义的重点是质子的转移,而不仅仅局限于氢离子和氢氧根离子的生成。
适用范围:阿拉尼乌斯理论主要适用于在水溶液中发生的酸碱反应,而质子酸碱理论则适用于涉及质子转移的一般反应,包括气相或无溶剂的环境。
在现代化学研究和教育中,质子酸碱理论取代了阿拉尼乌斯酸碱理论作为初级课程的主导理论,因为其更加广泛的适用性,并且提供了更加深刻的酸碱性质理解。
其实,各种酸碱理论并不互相排斥,它们提供了互补的观点来理解化学反应中阴阳质子转移的重要性。
电子酸碱理论电子酸碱理论,或者路易斯酸碱理论,是一种探索化学反应性质和酸碱性质理论的核心模型。
这个理论是由美国化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯(Gilbert Newton Lewis)在1923年提出,所以也被誉为路易斯酸碱理论。
相比于前述的质子酸碱理论,路易斯酸碱理论的作用范围更宽,其包含了涉及到电子对的产生或者接受的各种过程。
根据路易斯酸碱理论,路易斯酸被定义为能接受电子对的物质,而路易斯碱则被定义为能给出电子对的物质。
路易斯酸碱反应的过程,即:一条新的化学键通过路易斯碱给出一个电子对,而路易斯酸接受这个电子对来形成。
在实际的化学环境中,许多物质可以同时作为路易斯酸和路易斯碱,具体取决于它们所处的特定条件和环境。
在一些情况下,物质可能偏向于接受电子对,因此它们在一定程度上更具有路易斯酸的特性;在其他的情况下,物质可能更偏向于给出电子对,因此它们在一定程度上更具有路易斯碱的特性。
与之前的阿拉尼乌斯酸碱理论和质子酸碱理论相比,路易斯酸碱理论有更广的适用范围。
这是因为,与依赖于质子转移的阿拉尼乌斯和质子酸碱理论不同,路易斯酸碱理论涵盖了所有涉及电子对转移的化学反应,不管这个反应是否涉及到质子的转移。
这就意味着,即便是在没有质子参与的化学系统中,路易斯酸碱理论也仍然能够发挥其重要作用。
pKapKa定义pKa是一个描述一个化合物质子化情况的量值。
它能够衡量一个化学物质在水解的情况下丧失质子(即H+)的能力,因此,pKa常用于界定物质的酸碱性。
它定义为一个酸被水分子充当碱进攻,形成酸碱平衡的平衡常数的负对数,通常表示为-lgKa。
换句话说,pKa是一种衡量酸或者碱的强度的方式,它描述了一种分子或离子吸收或释放质子(氢离子)的倾向程度。
pKa低,意味着更愿意放出质子,因而酸性更强;反之,pKa高,意味着质子放出的倾向性小,即酸性较弱。
强酸的共轭碱是弱碱,强碱的共轭酸是弱酸BH+作为:B的共轭酸,Ka’表示BH+的解离常数,经过简单变化,Ka’=Kw/Kb,Kw为水的解离常数,是个固定值,那么Ka’与Kb成反比,所以强碱的共轭酸是弱酸,弱碱的共轭酸是强酸。
类似的,A-作为HA的共轭碱,Kb’表示A-的解离常数,经过变换,Kb’=Kw/Ka,那么Kb’与Ka成反比,所以强酸的共轭碱是弱碱,弱酸的共轭碱是强碱。
这个结论在酸碱性比较的过程中会经常用到。
水的pka个人支持水的pKa=pKw=14,但还是要说说为什么有些书上说水的pKa=15.7。
有些化学家认为,[H2O]的取值应该为55.56,为什么取这个值,因为1L水是1000g,1mol水是18g,所以水的摩尔浓度就是55.56mol/L,所以水的pKa=-lgKa=15.7。
这个观点在今天看来难免有些偏颇。
但是,这都不重要,pKa的精确值并不是那么重要,它更多的是给我们提供一个大概判断的依据,大致判断一下酸碱性,一旦两个物质的Pka值十分接近,那么这种判断的方法可能会失效,这一点有些类似元素电负性。
以上,希望有帮助,共同进步,加油加油!感谢您的阅读、关注、点赞、喜欢、评论、收藏和分享。
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