第十五章 p区元素 (三 )
§ 15.3 p区元素化合物性质的递变规律
§ 15.2 稀有气体
§ 15.1 卤族元素
§ 15.1 卤族元素
*15.1.6 拟卤素
15.1.5 卤素的含氧化合物
15.1.4 卤化物 多卤化物
15.1.3 卤素的氢化物
15.1.2 卤素单质
15.1.1 卤素概述卤族元素的性质变化:
卤素 (VII) F Cl Br I
价电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5
共价半径 /pm 64 99 114 133
第一电离能
/kJ·mol-1 1681 1251 1140 1008
电负性 3.98 2.96 2.663.16
电子亲和能
/kJ·mol-1 -328 -349 -325 -295
氧化值 -1 -1,1,3,5,7
15.1.1 卤素概述
1.卤素单质的物理性质,
聚集状态 g g l s
b.p./℃ -188 -34 59 185
m.p,/℃ -220 -102 -7 114
颜色 浅黄 黄绿 红棕 紫分子间力 小 大
F2 Cl2 Br2
I2
15.1.2 卤素单质
F2 Cl2 Br2 I2
X2 氧化性,强 弱
X- 还原性,弱 强
氧化还原性氧化性最强的是 F2,还原性最强的是 Iˉ。
2.卤素单质的化学性质,
2.889 1.360 1.0774 0.5345:/V)/XX( 2 -E
结论,
激烈程度
222 O4 H XOH2X
222 BrClF
歧化反应:
222 IBrCl
可见,氯水,溴水,碘水的主要成分是单质。
在碱存在下,促进 X2在 H2O中的溶解、歧化。
与 H2O反应,
氧化反应:
42 104,2)( C l -K 92 107,2)( B r -K
132 102,0)(I -K
HXH X O OHX 22
歧化反应产物:
--
---
O3HXO5X6 O H3X
OHXOXOH2X
232
22
_
常温 加热 低温
9PH?I2 -
3IO
-
3IO
-
3IO
6PH?Br2 -
3BrO
-
3BrO C)(0B r O
O-
Cl2 4PH?ClO-
-
3ClO
ClO-
(氧化手段的选择 )
F2 (g) 电解:
Cl2 (g)
2 N a O HClHO2H2 N a C l 22电解2
实验室:
O2H( g )Cl M n C l4 H C lM n O 2222
工业 (电解 ):
3.卤素单质的制备,
22电解2 FH2 K F 2 K H F+
HF
Br2(l)
氧化剂,
-- 2 C lBr2 B rCl 22
(反歧化 )
O3H3 B r6H5 B rB r O 223--
I2 (s)
海藻为原料,-- 2 C lI2I)(Cl
22 适量
OH3 H S O2 S OI5 H S O2 I O 2424233 ----
纯化:
)(3 C OB r O5 B r3 C OBr3 23232 歧化 ---
智利硝石为原料,
-- 12H10Cl2IOI
2)(5ClO6H 322 过量
O2HIMn2I4HMnO 2222 -
常温下,卤化氢都是无色具有刺激性气味的气体。
HF HCl HBr HI
分解温度 /℃ >1500 1000 300
键能 /kJ·mol-1 570 432 366 298
酸性 弱 强分子极性沸点稳定性熔点*-83.57 -114.18 -86.87 -50.80m.p./℃
* 19.52 -85.05 -66.71 -35.1b.p./℃
6.37 3.57 2.76 1.40μ/(10-30c·m)
15.1.3 卤素的氢化物
-271.1 -92.3 -36.4 -26.5/kJ·mol-1fHm△
1.卤化氢性质
HCl
2 H C lHCl hv22
42C5 0 042 SONa2 H C l)浓(SOH2 N a C l
O
442 N aH S OH C l)浓(SOHN aC l
HF
2 H F C aS O)(SOH C aF 4422 浓直接合成法复分解反应复分解反应工业:
实验室:
2.卤化氢的制备
3323
3323
POH3 H IO3HPI
POH3 H B rO3HP B r
3322
3322
PO2H6 H IO6H3I2P
PO2H6 H B rO6H3 B r2P
442 K H S OHX(浓)SOHKX
O2HBrSO)(SOH2 H B r 22242 浓
O4H4ISH(浓)SOH8 H I 22242
卤化物水解?HBr和 HI
(X=Br,I)不能用复分解反应实际上能否选用其他酸用复分解反应制备 HBr和 HI?
15.1.4 卤化物 多卤化物 卤素互化物
2.卤化物的分类:
金属卤化物:
32 L aC l,B aC lN a C l,C s F,离子型:
非金属卤化物:
6543 SF,P C l,S i F,BF
等卤素与电负性比较小的元素生成的化合物。
1.卤化物:
-
)(T i C l,F e C l,S n C l,A l C l
)A g C l ( 1 8 e
4343 高氧化值金属构型共价型水解性:
性质,离子型 共价型熔点,高 低溶解性,大多易溶于水 易溶于有机溶剂导电性,水溶液,熔融导电 无导电性对应氢氧化物不是强碱的都易水解,产物为氢氧化物或碱式盐易水解,
产物为两种酸
BX3,SiX4,PCl3
金属卤化物 非金属卤化物
3.卤化物的性质:
记,Sn(OH)Cl,SbOCl,BiOCl
卤化物的键型及性质的递变规律:
同一周期,从左到右,阳离子电荷数增大,离子半径减小,离子型向共价型过渡,熔沸点下降。
例如,NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
b.p./℃ 1465 1412 181(升华 ) 57.6
同一金属不同卤素,AlX3 随着 X半径的增大,极化率增大,共价成分增多。
例如,离子键 共 价 型
AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3
b.p./℃ 1272 181 253 382
Ⅰ A的卤化物 均为离子键型,随着离子半径的减小,晶格能增大,熔沸点增大。
例如,NaF NaCl NaBr NaI
m.p./℃ 996 801 755 660
同一金属不同氧化值,高氧化值的卤化物共价性显著,熔沸点相对较低。
例如,SnCl2 SnCl4 ; SbCl3 SbCl5
m.p./℃ 247 -33 73.4 3.5
32 KIKII
-
3I 为直线型
5
2
1117V,P,
I II
-
4.多卤化物
+1
HXO
次卤酸
+3
HClO2
亚卤酸
+5
HXO3
卤酸
+7
HXO4
高卤酸
15.1.5 卤素的含氧化合物
1.各类卤素含氧酸根的结构 (X为 sp3杂化 )
2.次卤酸及其盐次卤酸,HClO HBrO HIO
酸性 ↓
氧化性 ↓
稳定性,大 小
2.8× 10-8 2.6× 10-9 2.4× 10-11弱酸 ( )K a
1.495 1.341 0.983)/VX/XO( --E
重要反应:
OHOHC a ( O H)C a C lC a ( C l O )
3 C a ( OH )2 C l
22222
22
漂白粉
2 H C lOH C lO2 2 光
2 H C lH C l O3 H C l O 3
OHN a C lN a C l ON a O HCl 22 冷
3.卤酸及其盐卤酸,HClO3 HBrO3 HIO3
酸性,强 强 近中强酸性 ↓
1.458 1.513 1.209
已获得酸的浓度,40% 50% 晶体稳定性,大小
)/VX/XO( 2-3E
主要反应:
2-32-3 Cl2 I OI2 C l O
氧化制备
鉴定 I-,Br-混合溶液紫红色消失棕黄色不消失水紫红棕黄水
2
2
2
4
2
-
- Cl
)(I
)(Br
C C l
Cl
I
Br
1 0 H C l2 H I OO6HI5 C l 3222
氧化性
1 0 H C l2 H B r OO6HBrCl5 3222
只有在高浓度 Cl2气才能实现且难度很大。
通常利用碱性条件:
--3-- 3 C lB r OBrC l O3
6V3.1)/ClCl(1.513V)/Br(BrO -22-3EA EA
0.613V)Br/(BrO0.89V)/Cl(ClO --3--EB EB
重要卤酸盐,KClO3
强氧化性:
(与各种易燃物混合后,撞击爆炸着火 )
K C l3 K C l O4 K C l O 43 小火加热
KClO3与 C12H22O11的混合物的火焰火柴头中的氧化剂
(KClO3)
2M n O3 3O2 K C l2 K C l O 2
4.高卤酸及其盐高卤酸,HClO4 HBrO4 H5IO6
酸性,酸性 ↓ 最强 强 弱
1.226 1.763 1.60
都是强氧化剂,均已获得纯物质,稳定性好。
4-? )104.4( ×K
a1
偏高碘酸
HIO4
)/V/XO(XO 34 --EA
O
重要反应:
1 1 HO7H
IO52MnO2MnIOH5
2
-
3
-
4
2
65
重要高卤酸盐:高氯酸盐高氯酸盐多易溶于水,但 K+,NH4+、
Cs+,Rb+的高氯酸盐的溶解度都很小。
KClO4稳定性好,用作炸药比 KClO3更稳定。
24 2OK C l
C610K C lO
NH4ClO4:现代火箭推进剂。
Mg(ClO4)2,Ca(ClO4)2
可用作干燥剂可得 40%
溶液可得固体
1.495 1.55 1.45 1.409
氧化性 ↓(除 HClO2)
5.氯的各种含氧酸性质的比较
HClO HClO2 HClO3 HClO4
酸性:
稳定性:
/V)X/( -氧化型E
不稳 不稳 相对稳定 稳定
15.2.1 稀有气体的发现
§ 15.2 稀有气体
15.2.4 稀有气体化合物
15.2.3 稀有气体的存在和分离
15.2.2 稀有气体的性质和用途
15.2.1 稀有气体的发现
Ar
稀有气体,He Ne Ar Kr Xe Rn
“第三位小数的胜利”
空气分馏氮,1.2572 g?L-1
化学法制备氮,1.2505g?L-1
价层电子构型,ns2np6
15.2.2 稀有气体的性质和用途
He Ne Ar Kr Xe Rn
I1/kJ·mol-1 2372 2087 1527 1357 1176 1043
m.p./℃ -272 -249 -189 -157 -112 -71
S/ml/kgH2O 8.6 10.5 33.6 59.4 108 230
临界温度 /K 5.25 44.5 150.9 209.4 289.7 378.1
稀有气体的物理性质:
15.2.4 稀有气体化合物
1.合成,XePtF6 (红 色晶体 )
思路,已合成 O2[PtF6]
]X e [ P t FP t FXe 66预测:
)11(1 3 8 9 4 0
0
21
nR
AZZU -?
2 1 0 p mXer
201pm
2O
r
-11 m o l1 1 7 6,5 k J eXeXe -? I
-1122 m o l1 1 7 1,5 k J eOO -? I
2.空间构型
VSEPR理论:
畸变八面体四方锥
7)68(
2
1
V,P,X e F
6)408(
2
1
V,P,X e O F
6
4
思考,XeF4和 XeF2各为何种分子构型?
§ 15.3 p区元素化合物性质的递变规律
15.3.1 p区元素氢化物性质的递变规律
15.3.4 p区元素含氧酸盐的热稳定性
15.3.3 p区元素化合物的氧化还原性
15.3.2 p区元素的氧化物及其水合物
CH4 NH3 H2O HF
SiH4 PH3 H2S HCl
GeH4 AsH3 H2Se HBr
SnH4 SbH3 H2Te HI
稳定性增强还原性减弱水溶液酸性增强稳定性减弱还原性增强水溶液酸性增强
15.3.1 氢化物性质的递变规律以第四周期元素的氢氧化物或含氧酸为例:
KOH Ca(OH)2 Ga(OH)3
强碱 强碱 两性
Ge(OH)4 H3AsO4 H2SeO4 HBrO4
两性偏酸 中强酸 强酸 强酸酸性增强,碱性减弱
15.3.2 p区元素的氧化物及其水合物氢氧化物或含氧酸,可记作:
(OH)mROn
m:羟基氧的个数 n:非羟基氧的个数例,HClO4 即 HOClO3 m=1,n=3
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,酸性强。
Pauling规则,(定性 )
H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4
羟基氧的电子密度取决于中心原子 R的电负性、半径、氧化值非羟基氧的数目若 R 的 电负性大、半径小、氧化值高 则羟基氧电子密度小,酸性强; 非羟基氧的数目多,可使羟基氧上的电子密度小,酸性强。
例如:
R电负性 1.90 2.19 2.58 3.16
半径氧化值非羟基氧 0 1 2 3
酸性酸性 HClO4 HNO3
电负性 3.16 3.04
n(非羟基氧 ) 3 2
酸性 H2S2O7 H2SO4
n(非羟基氧 ) 2.5 2
缩和程度愈大,酸性愈强。
酸性 HClO HClO2 HClO3 HClO4
n(非羟基氧 ) 0 1 2 3
< < <
>
>
Pauling规则 (半定量 ):
K an=3 特强酸 ( >103) HClO4
K an=2 强酸 ( =10-1~103) H2SO4,HNO3
K an=1 中强酸 ( =10-4~10-2) H2SO3,HNO2
K an=0 弱酸 ( ≤10-5) HClO,HBrO
§ 15.3 p区元素化合物性质的递变规律
§ 15.2 稀有气体
§ 15.1 卤族元素
§ 15.1 卤族元素
*15.1.6 拟卤素
15.1.5 卤素的含氧化合物
15.1.4 卤化物 多卤化物
15.1.3 卤素的氢化物
15.1.2 卤素单质
15.1.1 卤素概述卤族元素的性质变化:
卤素 (VII) F Cl Br I
价电子构型 2s22p5 3s23p5 4s24p5 5s25p5
共价半径 /pm 64 99 114 133
第一电离能
/kJ·mol-1 1681 1251 1140 1008
电负性 3.98 2.96 2.663.16
电子亲和能
/kJ·mol-1 -328 -349 -325 -295
氧化值 -1 -1,1,3,5,7
15.1.1 卤素概述
1.卤素单质的物理性质,
聚集状态 g g l s
b.p./℃ -188 -34 59 185
m.p,/℃ -220 -102 -7 114
颜色 浅黄 黄绿 红棕 紫分子间力 小 大
F2 Cl2 Br2
I2
15.1.2 卤素单质
F2 Cl2 Br2 I2
X2 氧化性,强 弱
X- 还原性,弱 强
氧化还原性氧化性最强的是 F2,还原性最强的是 Iˉ。
2.卤素单质的化学性质,
2.889 1.360 1.0774 0.5345:/V)/XX( 2 -E
结论,
激烈程度
222 O4 H XOH2X
222 BrClF
歧化反应:
222 IBrCl
可见,氯水,溴水,碘水的主要成分是单质。
在碱存在下,促进 X2在 H2O中的溶解、歧化。
与 H2O反应,
氧化反应:
42 104,2)( C l -K 92 107,2)( B r -K
132 102,0)(I -K
HXH X O OHX 22
歧化反应产物:
--
---
O3HXO5X6 O H3X
OHXOXOH2X
232
22
_
常温 加热 低温
9PH?I2 -
3IO
-
3IO
-
3IO
6PH?Br2 -
3BrO
-
3BrO C)(0B r O
O-
Cl2 4PH?ClO-
-
3ClO
ClO-
(氧化手段的选择 )
F2 (g) 电解:
Cl2 (g)
2 N a O HClHO2H2 N a C l 22电解2
实验室:
O2H( g )Cl M n C l4 H C lM n O 2222
工业 (电解 ):
3.卤素单质的制备,
22电解2 FH2 K F 2 K H F+
HF
Br2(l)
氧化剂,
-- 2 C lBr2 B rCl 22
(反歧化 )
O3H3 B r6H5 B rB r O 223--
I2 (s)
海藻为原料,-- 2 C lI2I)(Cl
22 适量
OH3 H S O2 S OI5 H S O2 I O 2424233 ----
纯化:
)(3 C OB r O5 B r3 C OBr3 23232 歧化 ---
智利硝石为原料,
-- 12H10Cl2IOI
2)(5ClO6H 322 过量
O2HIMn2I4HMnO 2222 -
常温下,卤化氢都是无色具有刺激性气味的气体。
HF HCl HBr HI
分解温度 /℃ >1500 1000 300
键能 /kJ·mol-1 570 432 366 298
酸性 弱 强分子极性沸点稳定性熔点*-83.57 -114.18 -86.87 -50.80m.p./℃
* 19.52 -85.05 -66.71 -35.1b.p./℃
6.37 3.57 2.76 1.40μ/(10-30c·m)
15.1.3 卤素的氢化物
-271.1 -92.3 -36.4 -26.5/kJ·mol-1fHm△
1.卤化氢性质
HCl
2 H C lHCl hv22
42C5 0 042 SONa2 H C l)浓(SOH2 N a C l
O
442 N aH S OH C l)浓(SOHN aC l
HF
2 H F C aS O)(SOH C aF 4422 浓直接合成法复分解反应复分解反应工业:
实验室:
2.卤化氢的制备
3323
3323
POH3 H IO3HPI
POH3 H B rO3HP B r
3322
3322
PO2H6 H IO6H3I2P
PO2H6 H B rO6H3 B r2P
442 K H S OHX(浓)SOHKX
O2HBrSO)(SOH2 H B r 22242 浓
O4H4ISH(浓)SOH8 H I 22242
卤化物水解?HBr和 HI
(X=Br,I)不能用复分解反应实际上能否选用其他酸用复分解反应制备 HBr和 HI?
15.1.4 卤化物 多卤化物 卤素互化物
2.卤化物的分类:
金属卤化物:
32 L aC l,B aC lN a C l,C s F,离子型:
非金属卤化物:
6543 SF,P C l,S i F,BF
等卤素与电负性比较小的元素生成的化合物。
1.卤化物:
-
)(T i C l,F e C l,S n C l,A l C l
)A g C l ( 1 8 e
4343 高氧化值金属构型共价型水解性:
性质,离子型 共价型熔点,高 低溶解性,大多易溶于水 易溶于有机溶剂导电性,水溶液,熔融导电 无导电性对应氢氧化物不是强碱的都易水解,产物为氢氧化物或碱式盐易水解,
产物为两种酸
BX3,SiX4,PCl3
金属卤化物 非金属卤化物
3.卤化物的性质:
记,Sn(OH)Cl,SbOCl,BiOCl
卤化物的键型及性质的递变规律:
同一周期,从左到右,阳离子电荷数增大,离子半径减小,离子型向共价型过渡,熔沸点下降。
例如,NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4
b.p./℃ 1465 1412 181(升华 ) 57.6
同一金属不同卤素,AlX3 随着 X半径的增大,极化率增大,共价成分增多。
例如,离子键 共 价 型
AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3
b.p./℃ 1272 181 253 382
Ⅰ A的卤化物 均为离子键型,随着离子半径的减小,晶格能增大,熔沸点增大。
例如,NaF NaCl NaBr NaI
m.p./℃ 996 801 755 660
同一金属不同氧化值,高氧化值的卤化物共价性显著,熔沸点相对较低。
例如,SnCl2 SnCl4 ; SbCl3 SbCl5
m.p./℃ 247 -33 73.4 3.5
32 KIKII
-
3I 为直线型
5
2
1117V,P,
I II
-
4.多卤化物
+1
HXO
次卤酸
+3
HClO2
亚卤酸
+5
HXO3
卤酸
+7
HXO4
高卤酸
15.1.5 卤素的含氧化合物
1.各类卤素含氧酸根的结构 (X为 sp3杂化 )
2.次卤酸及其盐次卤酸,HClO HBrO HIO
酸性 ↓
氧化性 ↓
稳定性,大 小
2.8× 10-8 2.6× 10-9 2.4× 10-11弱酸 ( )K a
1.495 1.341 0.983)/VX/XO( --E
重要反应:
OHOHC a ( O H)C a C lC a ( C l O )
3 C a ( OH )2 C l
22222
22
漂白粉
2 H C lOH C lO2 2 光
2 H C lH C l O3 H C l O 3
OHN a C lN a C l ON a O HCl 22 冷
3.卤酸及其盐卤酸,HClO3 HBrO3 HIO3
酸性,强 强 近中强酸性 ↓
1.458 1.513 1.209
已获得酸的浓度,40% 50% 晶体稳定性,大小
)/VX/XO( 2-3E
主要反应:
2-32-3 Cl2 I OI2 C l O
氧化制备
鉴定 I-,Br-混合溶液紫红色消失棕黄色不消失水紫红棕黄水
2
2
2
4
2
-
- Cl
)(I
)(Br
C C l
Cl
I
Br
1 0 H C l2 H I OO6HI5 C l 3222
氧化性
1 0 H C l2 H B r OO6HBrCl5 3222
只有在高浓度 Cl2气才能实现且难度很大。
通常利用碱性条件:
--3-- 3 C lB r OBrC l O3
6V3.1)/ClCl(1.513V)/Br(BrO -22-3EA EA
0.613V)Br/(BrO0.89V)/Cl(ClO --3--EB EB
重要卤酸盐,KClO3
强氧化性:
(与各种易燃物混合后,撞击爆炸着火 )
K C l3 K C l O4 K C l O 43 小火加热
KClO3与 C12H22O11的混合物的火焰火柴头中的氧化剂
(KClO3)
2M n O3 3O2 K C l2 K C l O 2
4.高卤酸及其盐高卤酸,HClO4 HBrO4 H5IO6
酸性,酸性 ↓ 最强 强 弱
1.226 1.763 1.60
都是强氧化剂,均已获得纯物质,稳定性好。
4-? )104.4( ×K
a1
偏高碘酸
HIO4
)/V/XO(XO 34 --EA
O
重要反应:
1 1 HO7H
IO52MnO2MnIOH5
2
-
3
-
4
2
65
重要高卤酸盐:高氯酸盐高氯酸盐多易溶于水,但 K+,NH4+、
Cs+,Rb+的高氯酸盐的溶解度都很小。
KClO4稳定性好,用作炸药比 KClO3更稳定。
24 2OK C l
C610K C lO
NH4ClO4:现代火箭推进剂。
Mg(ClO4)2,Ca(ClO4)2
可用作干燥剂可得 40%
溶液可得固体
1.495 1.55 1.45 1.409
氧化性 ↓(除 HClO2)
5.氯的各种含氧酸性质的比较
HClO HClO2 HClO3 HClO4
酸性:
稳定性:
/V)X/( -氧化型E
不稳 不稳 相对稳定 稳定
15.2.1 稀有气体的发现
§ 15.2 稀有气体
15.2.4 稀有气体化合物
15.2.3 稀有气体的存在和分离
15.2.2 稀有气体的性质和用途
15.2.1 稀有气体的发现
Ar
稀有气体,He Ne Ar Kr Xe Rn
“第三位小数的胜利”
空气分馏氮,1.2572 g?L-1
化学法制备氮,1.2505g?L-1
价层电子构型,ns2np6
15.2.2 稀有气体的性质和用途
He Ne Ar Kr Xe Rn
I1/kJ·mol-1 2372 2087 1527 1357 1176 1043
m.p./℃ -272 -249 -189 -157 -112 -71
S/ml/kgH2O 8.6 10.5 33.6 59.4 108 230
临界温度 /K 5.25 44.5 150.9 209.4 289.7 378.1
稀有气体的物理性质:
15.2.4 稀有气体化合物
1.合成,XePtF6 (红 色晶体 )
思路,已合成 O2[PtF6]
]X e [ P t FP t FXe 66预测:
)11(1 3 8 9 4 0
0
21
nR
AZZU -?
2 1 0 p mXer
201pm
2O
r
-11 m o l1 1 7 6,5 k J eXeXe -? I
-1122 m o l1 1 7 1,5 k J eOO -? I
2.空间构型
VSEPR理论:
畸变八面体四方锥
7)68(
2
1
V,P,X e F
6)408(
2
1
V,P,X e O F
6
4
思考,XeF4和 XeF2各为何种分子构型?
§ 15.3 p区元素化合物性质的递变规律
15.3.1 p区元素氢化物性质的递变规律
15.3.4 p区元素含氧酸盐的热稳定性
15.3.3 p区元素化合物的氧化还原性
15.3.2 p区元素的氧化物及其水合物
CH4 NH3 H2O HF
SiH4 PH3 H2S HCl
GeH4 AsH3 H2Se HBr
SnH4 SbH3 H2Te HI
稳定性增强还原性减弱水溶液酸性增强稳定性减弱还原性增强水溶液酸性增强
15.3.1 氢化物性质的递变规律以第四周期元素的氢氧化物或含氧酸为例:
KOH Ca(OH)2 Ga(OH)3
强碱 强碱 两性
Ge(OH)4 H3AsO4 H2SeO4 HBrO4
两性偏酸 中强酸 强酸 强酸酸性增强,碱性减弱
15.3.2 p区元素的氧化物及其水合物氢氧化物或含氧酸,可记作:
(OH)mROn
m:羟基氧的个数 n:非羟基氧的个数例,HClO4 即 HOClO3 m=1,n=3
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,酸性强。
Pauling规则,(定性 )
H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4
羟基氧的电子密度取决于中心原子 R的电负性、半径、氧化值非羟基氧的数目若 R 的 电负性大、半径小、氧化值高 则羟基氧电子密度小,酸性强; 非羟基氧的数目多,可使羟基氧上的电子密度小,酸性强。
例如:
R电负性 1.90 2.19 2.58 3.16
半径氧化值非羟基氧 0 1 2 3
酸性酸性 HClO4 HNO3
电负性 3.16 3.04
n(非羟基氧 ) 3 2
酸性 H2S2O7 H2SO4
n(非羟基氧 ) 2.5 2
缩和程度愈大,酸性愈强。
酸性 HClO HClO2 HClO3 HClO4
n(非羟基氧 ) 0 1 2 3
< < <
>
>
Pauling规则 (半定量 ):
K an=3 特强酸 ( >103) HClO4
K an=2 强酸 ( =10-1~103) H2SO4,HNO3
K an=1 中强酸 ( =10-4~10-2) H2SO3,HNO2
K an=0 弱酸 ( ≤10-5) HClO,HBrO