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上集中 我們已經學過
如果你把水放著不管
它就會解離
嗯……
這裡有兩個水分子
很有可能…
而且它處於平衡狀態
其中1個水裏的1個氫脫離分子
和另一個水分子結合
所以就會得到1個鋞離子(H3O+)
這是個離子 因爲它多了1個氫
所以我在這裡寫1個正電荷
很顯然的 前面講的
都是在溶液中進行的
這裡全部都可以標充填水溶液
即aq 可以寫上aq
這很淺顯
當然 水也是溶液
它明顯可以溶解到水中
然後再加上1個氫氧根離子(OH-)
這是水分子在失去1個氫原子
或者說1個質子形成的
因爲我們都清楚1個氫原子…
或者至少可以說1個氫離子…
如果氫原子失去1個電子
剩下的就是1個質子了
那也發生在水溶液中
我們知道人們真正關心的是…
我們學過
這個反應的平衡常數
我們也知道 人們真正關心的是
這個的濃度
是鋞離子的濃度
我再寫一遍
我在上集中講過這個問題
但是有時同一個離子化反應
也可以這樣寫
H2O 自身水解
生成1個水溶液中的氫離子(H+)
加上1個水溶液中的氫氧根陰離子(OH-)
或者說負離子
它們是一樣的
我這麽寫是
因爲這個才是實際狀態
實際上不會有
這些質子獨立存在
其實它們是粘到了另一個水分子上
形成了1個鋞離子
但它們實際上是同一個概念
我們上集學過
濃度才是關鍵所在…
你可以隨便挑一個寫
一般情況下他們都會寫這邊這個
所以實際上人們關心的是
這個氫離子的濃度
上一次我們說過
純水在25°C時
也就是室溫
我寫下來吧 在25°C
氫質子的濃度…
因爲其實他們實際上是個質子
或者說氫離子
是10的負7次方莫耳每升\N【譯者注:1molar=1mol/L】
然後我們就要說了 喂 化學家們 不管怎麽樣
我就是不喜歡用負指數
所以他們就把pH定義爲
以10爲底的氫離子濃度的負對數
當然 純水中就等於
25°C時 這等於7
不錯
可能你就要想了
如果人們不嫌麻煩
弄出了pH這個東西
還說它是個負對數
他們一定是十分在意
水中氫的濃度是多少
這確實很重要…
在整個的…
尤其是在生物科學領域中…
其實任何時候
人們都在意這個或那個的pH
我上集中肯定提過
pH平衡化妝品
如果化妝品的pH值和皮膚的不同
就可能對你的皮膚不好
我也不知道這可不可靠
但是我想這是它背後的理論
然後世界上明顯有東西
可以改變氫離子濃度
改變這個濃度
所以在我們學勒夏特列原理的時候
解釋過 嗯
可能如果我們往這邊多加點氫
就會改變平衡
這個濃度就會變大
所以氫的濃度就會變大
我想如果在另一邊多加點氫氧根離子
那麽OH-的濃度就會變大
可能氫離子的濃度就減小了
所以如果你真的對反應中的
産生這些變化的東西感興趣
你可能就想給他們取個名字
他們的名字就是酸和堿
我肯定你以前都聽說過
我把它們都寫下來
酸和堿
現在
把你日常的酸堿概念再變複雜一點
實際上酸的定義非常多
堿的也不少
它們所指的物質
種類變的越來越廣了
最經常
用到的定義…
當別人提到酸的時候
我總是先想到…
就是如果把它放到水中
氫的濃度就會變大
堿就是
可以水中增加氫氧根濃度的物質
你可能見到的定義中
90%都是這樣的…
尤其是在你的頭一年的化學課
這個被稱作爲阿倫尼烏斯酸和阿倫尼烏斯堿
我希望我沒拼錯
你們可不要
以詞取人
你應該去查查詞典
因爲顯然我不是拼寫高手
阿倫尼烏斯
阿倫尼烏斯 裏面有個h
這就是阿倫尼烏斯酸 阿倫尼烏斯堿
我舉個例子
如果我取一些氫氯酸…
它其實就叫氫氯酸
但是你也可以說氯化氫…
水溶液狀態
它實際上會完全遊離
這不是個平衡方程
所以我用這個非常漂亮的…
用個醒目一點的顏色吧
這個漂亮的單向箭頭說明
這個不是那種理論抽象的
可逆反應
這是個強酸
它在水中完全遊離成…
我用另一個顏色來表示氫
它在水中完全遊離成
氫離子(H+)
水溶液(aq)
還有一個氯
而且是氯陰離子(Cl-)
在水溶液裏(aq)
它們就在裏面漂浮著 那麽你可以想象
如果你在水中放1個氯化氫
就會
提高整體的氫的含量
同樣的反應
也可以這樣寫
只是爲了突出多重點
氯化氫水溶液(HCl, aq)
你也可以說加上…
我換個顏色
加充填水H2O
這是一個單向反應
然後就會得到 我覺得你應該明白了
顯然它們不是都…
H3O 顏色太深了
H3O+…
它把氫質子給了水
然後加上氯離子(Cl-)
也是在水溶液中
這些酸都是完全遊離的…
在以後的影片中 我們就會講到
模糊一點的反應
它們不完全遊離
這些可以完全遊離的酸
被稱爲強酸
“強”在化學中
不一定是褒義詞
它的確切意思是…
如果有人說強酸
他指的是可以在水中完全遊離的酸
這是個不可逆反應
在所有的強酸中…
你可能已經
根據它們的化學結構猜到了
氫氯酸就是其中之一
溴化氫也是
又一個強酸
碘化氫
還有硝酸
我好像在前面提到過…
所有這些 當你把它們放到水中的時候
這個小H就跑了
H和粘上1個水分子就形成鋞離子
而這個分子 這種情況下
嗯… 有氯…
有鹵素的情況
而無論剩下的是什麽
它們會變成負離子
硝酸
還有硫酸
你可能都聽過這些
非常強的酸
硫酸然後是磷酸
這些都是強酸
最好了解一下這些
因爲如果它們在化學考試裏出現
你就知道 這些可以完全遊離
要記住 我們一直用酸這個字
酸是什麽意思?
而這些是強酸
它們完全遊離
如果你喜歡阿倫尼烏斯對酸的定義
那就是 酸增加氫離子的濃度
因爲很顯然當你給它扔到水裏的時候
所有的氫都會生成鋞離子
這樣它們就會從總體上
增加氫離子的濃度
這就是它們叫酸的原因
所以如果你繼續看強堿這邊
根據阿倫尼烏斯的定義
堿就是可以在水中生成氫氧根離子
或者氫氧根陰離子的物質
看一下元素周期表
第一主族元素
都是鹼金屬元素
鹼金屬和氫氧根結合
如果放到水中 氫氧根遊離出來
那麽…
比如锂(Li) 或者鈉(Na)
例如這些 這些都是強堿
如果我取氫氧化锂溶液
它就會完全遊離
這裡不存在平衡
這是一個強堿
它會遊離成什麽捏?
這個小小的氫氧根就會遊離
這裡是減號
還是在水中
加上锂離子(Li+)
這裡
所以它水中會完全遊離
鈉也一樣
氫氧化鈉也一樣
氫氧化鈉溶液(NaOH, aq)
不可逆反應
就會産生氫氧根和鈉離子
所以你可以想象 當你把這些放到水中時
這個濃度就會變大
就像勒夏特列原理那樣
我們說過 如果往這個平衡反應中
加入一些其他物質會怎麽樣
怎麽加? 在這種情況下
你可以加一種強酸或者強堿
現在 前面這些…
根據阿倫尼烏斯的定義…
酸可以增加氫離子濃度
堿增加氫氧根濃度
90%你會遇到的情況都是這樣
但是也有一個更爲廣泛的酸堿定義
但是我不知道正確的…
但是我經常說成是布朗斯特
如果沒有花哨的字體
它是這樣拼的
質子酸或者質子堿
用個別的字體
其實在o上有一個斜線
我也不大清楚
嗯… 質子酸
這些都可以稱作質子酸
根據更廣的酸堿定義
酸是質子的供體
堿是質子的受體
然後讓我們把這個定義
放到我們所學的大環境中
所以根據酸堿質子理論
什麽是質子供體?
這個氫氯酸是…
看看這個反應
這個氫氯酸
把質子給了水分子 對嗎?
氫原子就是個質子
這一點必須要記住
因爲它有… 是氫離子
因爲如果你剝奪了它的電子
它又沒有中子
它就是1個宇宙中獨立的質子
所以這個氫氯酸提供1個質子
給水分子形成鋞離子
它把質子送人了
所以這個也是質子酸
就像它也是阿倫尼烏斯酸
我們來看看質子堿
好啦
質子堿就… 質子受體
所以這個锂 它和這個氫氧根離子
情投意合
氫氧根離子遊離了
這樣它就變得可有可無了
你可以這樣說
這個原子帶上正電荷
呃… 這個聽上去有點混亂
因爲它不像是給了它1個質子
你可以這樣想
實際上它是給出了電子
但是如果你只看最終産品
在反應結束之後
它有1個正電荷
所以你說 好吧 可能那就是質子堿
接下來你會說 嗯…
爲什麽人們費那麽大勁兒
來定義質子堿
尤其是所有的阿倫尼烏斯酸堿
都屬於質子酸堿
這是因爲阿倫尼烏斯一直…
這些都是和水有關的
所有東西都在水溶液裏
我在這裡畫1個質子堿
不一定非要是在水溶液中
那麽比如這個醋酸…
一種醋裏的物質
加上氨…
不一定非要在水溶液中
…這樣會發生什麽?
這個氫被獻給了氨
形成铵離子
所以這個帶正電荷 這個帶負電荷
它提供了這個質子
而阿倫尼烏斯理論沒有講到這個
因爲他所講到的
僅僅是氫離子和水
但是酸堿質子理論這時
就能派上用場咯
現在最寬泛的定義…
雖然這些定義中
90%的情況下
你只要知道阿倫尼烏斯的定義
和酸堿質子理論就夠了
我現在要說的東西也存在
這就是路易斯酸堿
路易斯酸堿理論關心的是電子
質子理論關心的是質子
所以路易斯理論不說酸是質子供體
路易斯說酸是電子受體
而堿是電子供體
所以把它放到我們
目前學過的東西中
如果這真的是一個酸
它就是電子受體
你可以這樣想
原來的氫氯酸
它把這個原子拿出來
或者是說拿出這個質子
那麽它就保留了電子
所以它就算作是一個電子受體
這就有點陷入灰色地帶
看起來不像是它奪取了別人的電子
但它仍然可以看做是路易斯酸
再想想路易斯堿
路易斯堿是什麽?
它是電子供體 對嘛?
所以在這裡
路易斯堿是電子供體
氫氧化锂 把它放在水中時…
有幾種說法
你可以說它給出OH-
它有2個額外的…
這帶負電荷 所以它是電子供體
我不喜歡這解釋 這樣有點亂糟糟
所以我不是酸堿電子理論的腦殘粉
在我看來 還是阿倫尼烏斯的最講得通
因爲這是最簡單純粹的理論了
能不能産生鋞離子?
或者是能不能産生氫氧根離子?
不過我還是要提提路易斯酸堿定義
它是最廣泛的定義
這是一個路易斯堿反應的例子
它既不是
質子堿也不是阿倫尼烏斯堿
因爲這個反應不一定在水中進行
這是三氟化硼(BF3)
有一個氟陰離子(F-)
它有一個負電荷
它這裡有一個多的電子
在這種情況下 這個氟
或者是這個氟離子
可以給出2個電子
所以我們說這個
就是這個
發生的反應是
它把2個電子
給了這個硼的錯合物
那麽它是電子供體
供體是什麽?
這個氟是堿
所以這是路易斯堿
然後這個電子受體就是路易斯酸
這個是路易斯酸
知道這些定義是有好處的
尤其是你以後就不會對酸堿感到迷惑了
但是對於一年級的化學課
如果你真的理解了阿倫尼烏斯的定義
你就做的非常出色了
坦白的說
那個是最簡單的定義了
因爲它在大多數
水的pH值變化的反應中
都特別重要
因爲那就是酸堿中和
尤其是在阿倫尼烏斯酸堿
總之 下集見咯
下集會算些式子
算算酸如何改變pH值