软硬酸碱理论

✍ dations ◷ 2025-12-01 13:50:30 #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

  • 三苯甲烷三苯甲烷,也称三苯基甲烷,是一种芳香烃,化学式为(C6H5)3CH。这种无色固体易溶于非极性的有机溶剂,不溶于水。三苯甲烷是许多人工合成染料的基础,这些染料被称为三芳基甲烷染料,其
  • 名字在人名系统中,名,或称名字,为一个人专属的名称,通常会与家族姓名,组成一个人的全名。名字指明了一个特定的人,也将他同和他有相同家族姓氏的群体中的其他人作出区别。在各个不同文
  • 加拿大国会执政党   自由党 (10) 反对党   保守党 (31) 中立议员   独立参议员(英语:Independent Senators Group) (54)   独立人士 (6) 空缺执政党   自由党 (157) 反对党
  • 艺术教育艺术教育是现代教育概念中重要的一环。在五育“德、智、体、群、美”中,艺术教育比较接近“美育”,但亦有涉及其他四项。艺术教育一方面培养学生的创意、想像力及表达能力,同时
  • 帕坦拉利特普尔(尼泊尔语:ललितपुर महानगरपालिका),旧称帕坦,是尼泊尔中部的一座城市,为尼泊尔第二大城市。位于加德满都以南3公里,巴格马蒂河畔。拉利特普尔是一座历
  • 复兴广播电台复兴广播电台是一家隶属于中华民国国防部政治作战局政治作战总队的国营广播电台,简称复兴电台、FHBS。复兴广播电台于民国46年(1957年)8月1日开播(开幕典礼由影星穆虹剪彩,中央通
  • 硫化钴硫化钴是硫钴二元化合物组成的混合物,化学式可以看作CoS。它由硫化钠和Co2+盐溶液反应,沉淀得到的CoS组成为Co(SH,OH)2,放置后该非晶态沉淀转变为晶态的CoxS(x<1)和Co9S8的混合物
  • 乔治·埃夫斯塔希欧乔治·佩特罗斯·艾夫斯塔希欧,FRS (英语:George Petros Efstathiou,/ɛfˈstæθjuː/,1955年9月2日-),希腊裔英国宇宙学家,剑桥大学天体物理学教授。他曾担任过牛津大学的萨维尔天
  • 米谷奈奈未米谷奈奈未(日语:米谷奈々未/よねたに ななみ ,2000年2月24日-)是日本女子偶像组合榉坂46的成员,出生于大阪府。2018宣布年底毕业,七单为最后作品,并专注于课业上。乃木坂46推的成员
  • 韦斯巴芗提图斯·弗拉维乌斯·维斯帕西亚努斯(Titus Flavius Vespasianus,9年11月17日-79年6月23日),英语化作韦斯巴芗(Vespasian),罗马帝国弗拉维王朝的第一位皇帝。他是四帝之年(69年)的最后