龔仁宗
摘 要: 1923年,布朗斯特(Bronsted,J. N)和勞萊(Lowry)各自獨立地提出了酸堿的質子理論。酸、堿定義為:凡能給出質子的分子或離子都是酸。同年,美國G.N.路易斯更傾向于用結構的觀點為酸堿下了定義:酸則是能接受電子對的物質,它利用堿所具有的孤對電子使其本身的原子達到穩定的電子層結構。酸的重要性質就是酸性,不同的酸的酸性有強弱之分。高中化學中多次遇到酸的酸性強弱的比較,學生對酸的酸性強弱的比較有時感到很困惑。本文結合高中化學人教版新教材,對無機酸分子的酸性強弱規律加以分析和歸納。
關鍵詞: 無機酸 酸性 規律
一、影響無機酸強度的直接因素
在基礎化學中接觸的無機酸大致有兩種:一種是中心原子與質子直接相連的氫化物(X-H),另一種是中心原子與氧直接相連的含氧酸。這兩種酸的強度大小意味著它們釋放質子(H )的難易程度。
影響酸性大小的因素很多,但是,歸根到底,反映在與質子直接相連的原子對它的束縛力的強弱上。這種束縛力的強弱又與該原子的電子密度的大小有著直接的關系。這個原子的電子密度越低,對質子的引力越弱,酸的酸性也就越高,反之亦然。
二、無機酸強度的比較
(一)氫化物酸性強弱的規律
在同周期的氫化物中,由于直接同質子相連的原子的化合價逐漸降低,從而使這些原子的電子密度越來越小,因此相應氫化物的酸性依次增強,如:酸性NH 由表中的pKa值(pKa值越小,物質的酸性越強)亦可見,在同周期或同主族中,氫化物的酸性隨著原子序數的增加而增強。 (二)無機含氧酸分子的酸性強弱的規律 含氧酸的強度是由中心原子的電負性、原子半徑,以及化合價等因素決定的。這些因素對于酸性強度的影響,是通過它們對X-O-H鍵中氧原子的電子密度的影響實現的。 1.根據常識:如 H SO >H CO 。H SO 為常見的強酸,H CO 為常見的弱酸。 2.根據強酸制弱酸的原理:如 HNO >H CO >HClO ??稍O計如下裝置①、②觀察實驗現象:①中產生大量氣泡,②中試劑瓶中溶液出現渾濁現象。 3.根據元素周期律中的非金屬性(或“第一電離能”、“電負性”)強弱判斷:同周期中隨著原子序數的遞增,最高價氧化物對應水化物的酸性依次增強(如:H SiO 4.根據弱酸的電離常數(Ka):電離常數是衡量弱酸電離程度的數據,電離常數(Ka)越大,酸性越強。 如下表是幾種常見弱酸的電離平衡常數(25℃): 由表中常見酸的電離平衡常數可知:酸性 H PO >CH COOH>H CO 。 5.根據鹽類水解規律判斷:相同條件下兩種強堿弱酸鹽的溶液pH值越大,相應鹽對應的酸的酸性越弱。因為強堿弱酸鹽對應的酸的酸性越弱,相應鹽的水解程度越大,相同條件下此強堿弱酸鹽的溶液pH值就越大。 如(2008廣州二模):室溫下,用pH計測定濃度均為0.1mol·L NaClO溶液和CH COONa溶液的pH,可以達到比較HClO和CH COOH的酸性強弱的實驗目的,可知酸性:CH COOH>HClO。 6.根據同一元素不同價態:對同一元素來說,化合價越高, 相應含氧酸的酸性越強(如:HClO< HClO < HClO 7.根據非羥基氧原子數判斷:鮑林認為含氧酸化學式為HmROn,則非羥基氧原子數為(n-m),其數值越大,該含氧酸的酸性越強。 化學家鮑林在研究含氧酸的強弱時,提出了這個定性規則?;瘜W上有一種見解,認為含氧酸的通式可寫成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,則n值越大, R的正電性越高,導致R-O-H中O的電子向R偏移,因而在水分子的作用下,也就越容易電離出H+,即酸性越強。 8.根據新信息提示進行判斷。以上歸納均為中學化學學習與教學中所常見的關于物質酸性的幾種比較方法。對于具體的問題,應選擇適宜的方法,有時需要幾種方法綜合運用進行判斷。 通過以上對無機酸分子的酸性強弱規律的分析和歸納,希望可以對大家的學習與教學有所幫助。 參考文獻: [1]普通高中課程標準實驗教科書(化學).人民教育出版社. [2]武漢大學.吉林大學等校編.高等學校教材《無機化學》.高等教育出版社.