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无机含氧酸强度的判断方法
摘要常见无机含氧酸呈现不同的强度,其强度与其自身的结构、组成等有密切的关系,同时还受溶剂等的影响。在介绍有关无机含氧酸酸性强度的研究工作,包括其经验规则的同时对其进行了评价。根据无机含氧酸酸强度计算公式,计算了常见无机含氧酸的pKai ,根据计算结果,对常见无机含氧酸的强度进行了判断。通过对常见无机含氧酸酸性强度的分析,以加深人们对其酸性的认识和理解。
关键词无机含氧酸酸性强度经验规则影响因素
无机含氧酸是无机化学教学中一类重要的化合物,。其中具有代表性的有Pauling、i等的研究。无机含氧酸的酸强度是指其在水溶液中电离出H+ 能力的大小,可用其电离常数Ka(或pKai)进行量度. 含氧酸在水溶液中的电离过程可以表示为:
Y - ROH + HO →Y - RO- + H3O+
酸分子中羟基上的氢原子,在电离过程中以质子的形式脱离氧原子,转移到H2O 分子中的孤电子对上,因此在水溶液中含氧酸的酸强度决定于与成酸元素R 相连的O - H 键的强度,而O -H键的强度又决定于O - H 基上的电子云密度,成酸元素的原子R 通过改变OH基上的电子云密影响成酸元素R 吸引电子的因素是多方面的,其中主要有R 的电负性、非羟基氧的原子数、,根据此公式计算出的Ka值的大小,可作为判断含氧酸强度的标准。
1 无机含氧酸强度判断的经验规则
Pauling规则[1]
Pauling根据无机含氧酸的组成和电离常数总结出2个规则:
多盐基无机含氧酸的各级电离常数之比约为:K:K:K=1:10:10。例如,H3PO4的K1、K2、×10、×10、×10,即pK1、pK2、、、。该规律用来粗略估计许多多盐基无机含氧酸的酸性强度pK值的大小都是简明而大体正确的。
无机含氧酸XO(OH)的第一电离常数K1与m之间存在一定的关系。对于不带电荷的无机含氧酸,酸分子中所有的氧原子都连接在同一中心原子上,该酸的K1值的大小不依赖于与氢原子连接的氧原子数,它们的关系和示例见表1。
表1 无机含氧酸的组成与酸性强度示例表
XO
(OH)
B
(OH)
PO
(OH)
SO
(OH)
ClO
(OH)
M
K1
酸性强弱
O
≥10
弱
1
~10
较弱
2
~10
强
3
~10
很强
i 公式[2]
i在前人工作的基础上,提出了计算第一电离常数K1的经验公式:
pK1=8-9m+4n (1)
式中,m为中心原子的形式电荷,数值上等于它在元素周期表中族数减去它的价电子数,n 为酸分子中不与氢相连接的氧原子数。
i公式是Pauling经验规则的一个数字表示式,只是在具体的数值上稍有区别,在概念上是完全等同的。Pauling-i经验规则对于许多无机含氧酸都是大体适用的。但是也有例外,例如H2CO3
的pK1的值,按Pauling规则计算应为2;i公式计算应为3。, 计算值与实验值相差较大。
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