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本文拟介绍含氧酸的酸性强度判定的两个经验规则——鲍林规则与ROH理论,供参考.
鲍林规则
20世纪60年代美国人鲍林为解决含氧酸酸性强度的判定问题,提出了著名的鲍林规则[1].
将含氧酸HnROm改写成ROm-n(OH)n通式;其中n代表含氧酸中羟基数目,m-n代表非羟基氧原子数目.
鲍林规则内容包括:
(1)(m-n)值越大,含氧酸酸性越强;
(2)多元含氧酸的逐级解离常数关系为: . 越小,则对应含氧酸酸性越
弱.
另需强调鲍林规则是由大量实验事实(或数据)总结出来的经验规则,实际应用过程存在少量的反例.
[例1].试用鲍林规则判定25℃标态下,下列两组含氧酸酸性强度的相对大小.
(1)HClO4、H2SO4、H3PO4;
(2)HNO3、HNO2
解:(1)各含氧酸鲍林规则通式依次为:ClO3OH、SO2(OH)2、PO(OH)3
由于m-n:3>2>1,含氧酸酸性相对大小为:HClO4>H2SO4>H3PO4
(2)鲍林规则通式依次为NO2OH、NOOH
由于m-n:2>1,含氧酸酸性相对大小为:HNO3>HNO2
2. ROH理论
ROH理论也是判定含氧酸酸性强度的通用方法之一.
H3BO3也可写成B(OH)3,前者可认为是酸,后者可认为是碱,这表明酸碱之间并不存在明显的界线.
通常情况下可将酸碱通式简写为ROH,这里并不要求酸(或碱)分子中氢氧原子个数比一定为1:1,即
使分子中没有氢,ROH理论依旧适用.
水溶液中,ROH存在两种可能的解离方式:
(1)
(2)
ROH水溶液中的具体解离方式,取决于R的极化力[2],R的极化力大,与氧结合力大,ROH优先发生酸式
解离,溶液显酸性;R的极化力小,氢与氧结合力大,ROH优先发生碱式解离,溶液显碱性.
[例2]. 试用ROH理论判定25℃标态下,下列两组物质酸性强度的相对大小.
(1)HClO4、HClO3、HClO2、HClO;
(2)CrO3、Cr2O3、CrO.
解:(1)由ROH理论可知:氯的氧化值越大,极化力越大,对应含氧酸的酸性越强;
HClO4、HClO3、HClO2、HClO中氯的氧化值依次为+7、+5、+3、+1, 因此含氧酸酸性强度大小顺序
为:HClO4>HClO3>HClO2>HClO
(2)CrO3、Cr2O3、CrO均为氧化物,不含氢原子,此时ROH理论依旧适用;
依据ROH理论可知:铬的氧化值越大,极化力越大,对应氧化物的酸性越强;
CrO3、Cr2O3、CrO中铬的氧化值依次为+6、+3、+2,因此各氧化物酸性强度大小顺序为:
CrO3>Cr2O3>CrO
备注:CrO3也称铬酐,有毒,是典型的酸性氧化物;Cr2O3呈两性.
3. 结论
⑴鲍林规则中酸碱通式为ROm-n(OH)n,“m-n”值越大,含氧酸酸性越强;
⑵ROH理论中R的极化力(或氧化值)越大,物质的酸性越强.
参考文献
[1]天津大学无机化学教研室. 无机化学(第五版).北京:高等教育出版社,2018,6:431-432.
[2]余高奇. 无机含氧酸盐的热稳定性探讨.科学网博客,http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666.2023,4.
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