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常见含氧酸的性质及鲍林规则


实验室k / 2018-07-20

    酸性氧化物溶于水生成含氧酸,不溶于水的酸性氧化物可溶于碱溶液生成含氧酸盐,碱性氧化物和酸性氧化物也能直接反应生成含氧酸盐。含氧酸及其盐是无机化合物中的一大类型。这里只列举一些常见的含氧酸及相应的盐,着重讨论它们的一些重要性质及有关规律。

    含氧酸的酸性是它的重要性质之一。前面已用R(OH)x模型,估计了含氧酸的相对强弱。但是R(OH)x规则没有考虑到除了OH-外与Rx+相连的其他原子的影响,特别是非羟基氧原子的影响。事实说明,这种影响是不能忽视的。鲍林从大量实验事实中,对含氧酸的强度提出了两条经验规律,通常称为鲍林规则。

含氧酸
    规则1:多元含氧酸连续的两个电离常数的比值为10-4~10-5
    规则2:具有(OH)mROn(m为羟基氧的个数;n为为非羟基氧原子数,即不与氢原子键合的氧原子数)形式的含氧酸,酸性的强弱取决于羟基氢的释放难易,而羟基氢的释放又取决于羟基氧的电子密度,若羟基氧的电子密度小,易释放氢,则酸性强。若中心原子R的电负性大,半径小,氧化值高则羟基氧的电子密度小,酸性强;非羟基氧的数目多,可使羟基氧上的电子密度减小,酸性增强。因此,n值越小,酸性越弱;n值越大,酸性越强。例如:

含氧酸 H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4
中心原子的电负性 1.90 2.19 2.58 3.16
中心原子的半径 大→小
中心原子的氧化值 低→高
非羟基氧数量 0 1 2 3
含氧酸的酸性 弱→强

    鲍林根据n值把含氧酸划分为四类:
    第一类  n=0  为弱酸    Ka1θ=10-11~10-8
    第二类  n=1  为中强酸  Ka1θ=10-4~10-2

    第三类  n=2  为强酸    Ka1θ=10-1~103

    第四类  n=3  为极强酸  Kaθ>108
    绝大多数含氧酸属于第一、第二类,只有少数含氧酸才属于第三、第四类。表5-16中列出了一些常见的含氧酸。

表5-16  含氧酸XOn(OH)m强度与非羟基氧原子数n的关系

n 酸的强度 估计的Kaθ 实例 实测的Kaθ(或Ka1θ)值
0 很弱 10-11~10-8

次碘酸 HIO

1×10-11

亚砷酸 H3AsO3

6×10-10

硅酸 H4SiO4 2×10-10
锗酸 H4GeO4 3×10-9
次溴酸 HBrO

 2×10-9

次氯酸 HClO 3.2×10-8
碲酸 H6TeO6 2.0×10-8
1 中强 10-4~10-2 亚硝酸 HNO2 7.24×10-4
磷酸 H3PO4 7.41×10-3
砷酸 H3AsO4 6.46×10-3
亚硒酸 H2SeO3 3×10-3
高碘酸 H5IO6 3.1×10-2
亚磷酸 H3PO3 2.5×10-2
亚硫酸 H2SO3 1.3×10-2
亚氯酸 HClO2 1.1×10-2
2 10-1~103 溴酸 HBrO3 1×10-1
碘酸 HIO3 1.7×10-1
氯酸 HClO3 约10
硝酸 HNO3 43.6
硫酸 H2SO4 1×103
3 很强 >108 高锰酸 HMnO4 极大
高氯酸 HClO4 约1010

    鲍林总结的含酸强度规则只是经验的总结,尚有不少例外。实际上,影响元素含氧酸碱性的因素很多,目前尚无圆满解释。


用户评论(共1条评论)

  • mus****lin ( 2021-03-25 22:36:32 )

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