余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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鲍林规则与ROH理论探讨

已有 3016 次阅读 2023-4-25 09:23 |系统分类:教学心得

        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.

  1. 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:image.png . image.png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)image.png  

     (2)  image.png  

       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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