两种无机酸酸性强弱的判别新方法及其比较

摘要：首先介绍了用“离子势”来判别含氧酸和无氧酸酸性强弱的方法；其次介绍了在含氧酸中羟基所占的比例来判别酸性强弱；最后比较这两种方法的利弊和各自适用的范围。

关键字：中心元素，离子势，碱式解离，酸式解离，共价键理论，离子键理论

在以往判断无机酸酸性强弱主要是通过对酸中的中心元素的非金属性的大小来确定，所以有一定的局限性。例如第三周期中H4SiO4，H3PO4，H2SO4，HClO4，因为中心元素的非金属性Cl>S>P>Si，所以酸性HClO4>H2SO4>H3PO4>H4SiO4。但是这种判断只对最高价含氧酸适用，对无氧酸或低价含氧酸并不适用。所以针对这种情况下面简单的介绍一下两种新的判别方法。

一、用“离子势”来判别酸性强弱：

含氧酸和碱都可以看成是同一类物质，即它们都是氧化物的水合物。例如Na2O+H2O=2NaOH； SO2+H2O=H2SO3。所以可以用通式ROH表示，但是ROH在水中又存在两种解离方式：碱式解离：ROH=R++OH- ；酸式解离：ROH=RO-+H+。

ROH按碱式还是按酸式解离，与阳离子的极化作用有关，阳离子的电荷越高，半径越小，则这阳离子的极化作用越大。Cartledge曾经把这两个因素结合在一起考虑，提出“离子势”的概念，用“离子势”来表示阳离子的极化能力。离子势(f)=阳离子电荷/阳离子半径=Z/R。

在ROH中，若Rn+的f值大，即其极化作用强，氧原子的电子云将偏向Rn+，从而使O-H键的极性增强，ROH以酸式解离为主。如果Rn+的f值小，R-O键比较弱，则ROH倾向于作碱式解离。

有人找出用f值判断ROH酸碱性的经验公式如下：

当■>10时，ROH显酸性；7

含氧化合物的酸碱性判断中，离子键f越大，含氧化合物的酸性越强。

从共价键理论出发，应该通过R-O和O-H键极性的对比，换句话说，应决定于R和H 的相对性来判别其解离方式，决定其酸碱性。

从离子键理论出发，主要是看Rn+和H+竞争 O2-的斗争，这样主要决定于Rn+离子的特征(电荷，半径的构型)来判别酸碱性。

其实不管从共价键理论，正是离子键理论出发，都能说明周期系中元素的氧化物水合物酸碱性变迁的客观规律性：按周期从左到右，元素的氧化性水合物的碱性逐渐减弱，而酸性逐渐增强。在各族中自上而下，元素的氧化物水合物的碱性逐渐增强而酸性逐渐减弱。

最终，我们都可以归结到离子势“f=Z/R”上来讨论，如果f值越大(高电荷，小半径)，静电引力强，则R吸引氧原子电子的力量越大，结果O-H键被削弱得很多，由共价键变为离子键的氢向越大， ROH电离的形式是酸式电离，呈酸性。相反，如果f值越小(低电荷，大半径)，那么R-O键较弱， ROH电离的形式是碱式电离，呈碱性。总而言之，当离子(R)的构型相同时，■值越大，酸性越强， ■值越小，碱性越强[2]。

其实，离子势也可应用于无氧酸和一些氢化物的酸碱性的判别。例如：用f判断NH3，H2O，HF的酸碱性和HCl，HBr，HI的酸性强弱。

①在NH3，H2O，HF中，中心原子N，O，F处于同一周期RN≈RO≈RF，而ZN> ZO> ZF，所以f NH3>f H2O>f HF。事实早已告诉我们NH3 呈碱性，H2O 呈中性，HF呈酸性。

②在HCl，HBr，HI中中心原子Cl，Br，I是同一主族的，RI>RBr>RCl且ZI= ZBr= ZCl，所以f HCl >f HBr>f HI。事实已经知道酸性：HI>HBr>HCl。

所以由上可知：用离子势来判别无氧酸和氢化物的酸碱性时，越大者，酸性越弱。

二、用在含氧酸中羟基所占的比例来判别酸性强弱 [1],[2]：

例如：H4SiO4，H3PO4，H2SO4，HClO4的酸性的大小判别：

■

例如：HClO，HClO3，HClO4的酸性大小判别：

■

所以，羟基在无机酸中所占的比例越小，酸性越强。

三、两种方法的比较：

从上面的介绍中，我们可看出两种方法都能达到我们想要达到的 目的，但是两种方法各有利弊，各有自己的适用的范围。

用离子势“f=Z/R”来判断酸性强弱，不仅可以用于含氧酸的判断，还可用于无氧酸和氢化物的判断。所以说用离子势来判断，主要优点是适用范围较广，理论依据强。并且在判断过程中能够掌握这种物质的其它性质和结构，在应用中能更好的掌握其它知识。但是用离子势判断比含氧酸中羟基所占的比例来判别酸性强弱要麻烦。

用在含氧酸中羟基所占的比例来判别酸性强弱，你只要能写出这几种含氧酸的结构，就可以一目了然的得出答案。但是这种方法 不适用无氧酸和氢化物的判断，适用范围较小。一旦遇到结构不详的化合物的话，这种方法就不适用了。

综上所述，我们应该在平时的实践中，充分调动这两种方法的优点来解决问题，使这两种方法能够达到优劣互补，给我们的学习和教育带来方便。

参考文献：

[1]：北师大等编下册，第四版，高等教育出版社. P612；P615.

[2]：申泮文主编下册，高等教育出版社.P403；P437 ； P445；P479 .