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关于含氧酸的命名规则与酸性强弱问题

含氧酸是酸中的主角,常见的含氧酸中有高某酸、正某酸、亚某酸、次某酸、偏某酸等,这些名称究竟是怎样规定的?不同元素的含氧酸,同种元素不同价态的含氧酸,其酸性强弱有何规律?为什么会有这样的規律?含氧酸的酸性强弱究竟取决于什么因素呢?

1、对含氧酸酸性本质的分析

元素氧化物的水化物在水溶液中究竟呈酸性还是碱性,要看其电离的方式。如果R元素的金属性较强,则“R—O—H”中,“R一O”键的极性大大超过 “O—H”键的极性,这时主要是“R—O—H”中“R—O” 键断裂,即发生碱式电离,电离出的离子是“R”和 “OH ”,该物质就呈碱性。实际上大多数碱固态时都是以离子化合物形式(R、OH)存在的。反之,如果 R元素非金属性较强,则“R—O— H”中,“R—O”键的极性远远小于键的极性,主要是“R—O—H” 中的“O—H”键断裂,即发生酸式电离,电离出的离子是RO和“H”,该物质呈酸性;如果,“R—O—H” 中,“ R—O”键与“O—H”键的极性相当,这时就可能 既可能发生酸式电离,又可能发生碱式电离,该物质 就具有两性。

2、含氧酸名称的确定

理论上讲,每种元素都有其“原酸(碱)”形式,如果用“R”表示该元素,若正化合价为+n”的话,则其原酸的化学式为“R(OH)n”,也可以写成HnROn的形 式,如原硅酸H4SiO4

很多时候,由于元素原子半径小,R原子周围容纳不了“原酸”分子中过多的OH原子团,就会发生脱水,如H6SO6(原硫酸)一2H2O=H2SO4(正硫酸,简称硫酸)。对于同一周期元素,从上到下,随着原子半径的增大,其原子周围能容纳OH原子团数目会逐渐増多,如氧族的碲元素对应的碲酸就是H6TEO6。同 理,高氯酸是HClO4(H7ClO73H2O),而高碘酸则是 H5IO6(H7IO7-H2O)。

通常,把某种元素最为常见的稳定含氧酸称为该元素的“正酸”,命名时往往省略“正”字,直接叫“某 酸”。如果该元素还有比正酸中元素化合价高的含氧酸,一般称为“高某酸”,如高氯酸HClO4

元素化合价比正酸中低2价的含氧酸称为该元素的“亚某酸”,如硫酸H2SO4与亚硫酸H2SO3,磷酸 H3PO4与亚磷酸H3PO3、氯酸HClO3与亚氯酸 HClO2、硝酸HNO3与亚硝酸HNO2等;元素化合价比亚某酸中再低2价的含氧酸则称为该元素的“次某酸”,如次氯酸HClO,次磷酸H3PO2等。

有些元素的正酸分子中含有3个或3个以上的 OH原子团,这样的含氧酸在一定条件下可以进一步 脱去1个H2O分子,这就形成了该元素的“偏酸”形 式,如偏磷酸HPO3(H3PO4-H2O)。过去,人们称 H4SiO4为硅酸的时候,就把H2SiO3叫作“偏硅酸”, 这种叫法在一些参考书上还能看到。

可以看岀,同种元素原酸、偏酸与正酸的酸酐是相同的.如,P2O5是H3PO4和HPO3的酸酐,有时,2个正酸分子间可以脱去1个水分子连接 起来,这就形成了“焦某酸”.如:

2H2SO4-H2O=H2S2O7,(焦硫酸);2H3PO4-H2O=H4P2O7(焦磷酸)

以磷元素的各种含氧酸为例,其关系如下:

关于含氧酸的命名规则与酸性强弱问题

当然,含氧酸还有很多其他的形式,如硫代硫酸 H2S2O3(可看作硫酸分子中1个氧原子被1个硫原 子替代的产物),过二硫酸(H2S2O8,分子中含有1个 “一OO一”过氧根原子团)等.

3、含氧酸酸性强弱的比较

前已述及,含氧酸之所以呈酸性,是因为其分子 在水中电离时,断裂了“O—H”键,产生出H。显然,含氧酸酸性的强弱与“O—H”键是否容易电离有关。既然任何含氧酸中都含有“O—H”键,那为什么其电离的程度却不同呢?

原来,“O—H”键是否容易电离,与其极性强弱有关,“O—H”键的极性越强,则越容易电离。

在一般元素的含氧酸“R-O— H”中,“R—O”键 与“O—H”键中的共用电子对都是偏向氧原子的。如果R原子吸引电子的能力强(即R元素的非金属性强),则R原子对“R—O”键上的共用电子对吸引力相对强一些,就会导致氧原子周围电子云密度减小,氧 原子就要更加强烈地吸引“O—H”键上的电子云,使 “O—H”键的共用电子对更加强烈地偏向氧原子, “O一H”键极性増强,更加容易电离。所以,一般来说, 元素的非金属性越强,其最高价含氧酸的酸性就越 强,如下列含氧酸酸性由强到弱顺序为HClO4、H2SO4、H3PO4、H2SiO3

对于同一元素不同价态的含氧酸来说,其价态越高,当然就对“O一H”键上电子云的吸引越强烈,使得 “O一H”键的极性越强,酸性就越强。如硫酸和硝酸均为强酸,而亚硫酸(H2SO3)和亚硝酸(HNO2)则均为中强敏;氯的各种含氧酸酸性由强到弱顺序为 HClO4,HClO3、HClO2、HClO。

(责任编辑:化学自习室)
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