软硬酸碱理论

✍ dations ◷ 2025-11-19 00:40:21 #酸碱化学,无机化学

软硬酸碱理论简称HSAB(英语:Hard-Soft-Acid-Base)理论,是一种尝试解释酸碱反应及其性质的现代理论。20世纪60年代初,拉尔夫·皮尔逊采用HSAB原理,尝试统一有机和无机化学反应。它目前在化学研究中得到了广泛的应用,其中最重要的莫过于对配合物稳定性的判别和其反应机理的解释。软硬酸碱理论的基础是酸碱电子论,即以电子对得失作为判定酸、碱的标准(即路易斯酸碱理论)。该理论可用于定性描述,而非定量的描述,这将有助于了解化学性质和反应的主要驱动因素。尤其是在过渡金属化学,化学家们已经完成了无数次实验,以确定配体和过渡金属离子本身的硬和软方面的相对顺序。

在软硬酸碱理论中,酸、碱被分别归为“硬”、“软”两种。“硬”是指那些具有较高电荷密度、较小半径的粒子(离子、原子、分子),即电荷密度与粒子半径的比值较大。“软”是指那些具有较低电荷密度和较大半径的粒子。“硬”粒子的极化性较低,但极性较大;“软”粒子的极化性较高,但极性较小。

此理论的中心主旨是,在所有其他因素相同时,“软”的酸与“软”的碱反应较快速,形成较强键结;而“硬”的酸与“硬”的碱反应较快速,形成较强键结。

大体上来说,“硬亲硬,软亲软”生成的化合物较稳定。

拉尔夫·皮尔森(英语:Ralph Pearson)在六十年代首次提出了该理论。自那以后,化学家们不断开拓该理论的应用范围,使之如今已成为了最重要的无机化学基础理论之一。

极端的情况下,还定义了交界酸及交界碱

1983年,Parr(英语:Robert Parr)与Pearson将软硬酸碱理论从定性发展到了定量层面,并提出了化学硬度(chemical hardness,以η表示)的概念,它与一个化学体系的总能量对稳定核环境(fixed nuclear environment)中的电子数的二阶偏微分成正比:

其中的系数只影响绝对值,可以任意指定,一般使用Pearson所用的二分之一。

若要在实际应用中更简便地计算,可以用差分来近似:

其中I为电离能,A为电子亲和能。这个表达式也指出存在能隙的体系中,化学硬度与能隙大小成正比。

总能量对电子数的一阶偏微分即体系的化学势(以μ表示):

对其作同样的近似,可以得到:

这个值是密立根标度电负性(以χ表示)的相反数:μ = −χ.

从而得到化学硬度与密立根电负性的关系:

在这个意义上,“硬”指的是抵抗极化或变形的能力强,“软”即相应的能力弱。

相关

  • 酶工程酶工程(英语:Enzyme engineering)又可以说是蛋白质工程学,利用传统突变技术或是分子生物学技术,将蛋白质上的氨基酸进行突变,已改变蛋白质之化学性质和功能。例如:在酵素的应用上,
  • 有经者有经者(阿拉伯语:اهل الكتاب;希伯来语:עם הספר)各个宗教定义不同,犹太教的“有经者”只限犹太人自身。在伊斯兰教指的是受启示者,常指亚伯拉罕诸教的信徒,包括犹太人
  • 克莱斯特贝恩德·海因里希·威廉·冯·克莱斯特(Bernd Heinrich Wilhelm von Kleist,1777年10月18日奥得河畔法兰克福—1811年11月21日万湖),德国诗人、戏剧家、小说家。克莱斯特的家族
  • 数量级 (长度)本页米 (又称米) 为单位,按长度大小列出一些例子,以帮助理解不同长度的概念。
  • 福格福格,冯姓,字申之,内务府汉军镶黄旗人,清朝官员,乾隆年间大学士英廉曾孙。咸丰五年(1855年)春,福格以惠州通判在僧格林沁山东军中效力,司理营务,兼总行营发审案牍。后升山东莒州知州。
  • 硬海绵纲硬海绵或硬骨海绵曾作为硬海绵纲(Sclerospongiae,也称硬骨海绵纲)分类在多孔动物门中,最初是由Hartman和Goreau在1970年设立,但之后Vacelet发现在海绵不同的纲里都有硬海绵的存在
  • 海军情报局美国海军情报局(The Office of Naval Intelligence,ONI)是美国海军军事情报机构。于1882年成立,主要是为了推动美国海军现代化建设。它是美国情报界最古老的成员,也是美国海军情
  • 新焦铁路.mw-parser-output .RMbox{box-shadow:0 2px 2px 0 rgba(0,0,0,.14),0 1px 5px 0 rgba(0,0,0,.12),0 3px 1px -2px rgba(0,0,0,.2)}.mw-parser-output .RMinline{float:none
  • 罗伯特·布鲁斯·梅里菲尔德罗伯特·布鲁斯·梅里菲尔德(英语:Robert Bruce Merrifield,1921年7月15日-2006年5月14日),美国生物化学家,1984年诺贝尔化学奖获得者,最主要的贡献是发明了固相接肽技术。1901年:范
  • 罗伯特·本顿罗伯特·道格拉斯·本顿(Robert Douglas Benton,1932年9月29日—)是一位美国知名导演、编剧和制片人。他曾因编剧和执导1979年的经典家庭问题电影《克莱默夫妇》(Kramer vs. Kra