软硬酸碱理论

✍ dations ◷ 2024-09-20 05:57:18 #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

  • 科迪勒拉山系科迪勒拉山系(英语:American Cordillera;西班牙语:cordillera Americana)是世界上最长的山系,其山脉位于南北美洲大陆西部,北起阿拉斯加,南到火地岛,绵延约15000公里。属中新生代褶皱
  • 西方净土极乐世界(梵语:सुखावती,转写:Sukhāvatī),音译为须摩提,又称西方极乐世界、安乐世界、善解世界、清泰世界、西方净土、阿弥陀佛净土,是佛教中阿弥陀佛成佛时,依因地修行所发
  • 朝鲜人民共和国朝鲜人民共和国,1945年朝鲜左派政治家吕运亨为了避免朝鲜半岛南部在朝鲜日治时代结束之后被美军进驻接管而成立的临时政府,并自组朝鲜建国准备委员会。1945年9月6日,吕运亨担任
  • 辣手警探《老手》(或称《Veteran》;韩语:베테랑)是2015年上映的一部韩国警匪动作片,由柳承完(柳承范的哥哥)执导《柏林谍变》和《新村僵尸漫画》等电影的导演指导,该片讲述的是犯下罪行的财
  • 蒂姆·凯恩蒂莫西·迈克尔·“蒂姆”·凯恩(英语:Timothy Michael "Tim" Kaine,1958年2月26日-)生于明尼苏达州圣保罗,美国律师、政治人物,现任弗吉尼亚州联邦参议员。曾任传教士,从政后曾担任
  • 小臣小臣,先秦时期的官职名,也叫少臣。商代时,一些出身卑微的奴仆、战俘在君主身边执役,被君主赏识而得到要职,掌管占卜、祭祀、田猎、征伐甚至监督众人耕田,就称为“小臣”。伊尹、傅
  • 塔斯加奥恩塔斯加奥恩(Tasgaon),是印度马哈拉施特拉邦桑利县的一个城镇。总人口33435(2001年)。该地2001年总人口33435人,其中男性17381人,女性16054人;0—6岁人口4218人,其中男2367人,女1851人;
  • 胜利之歌《胜利之歌》(英语:)是一部1942年的美国传记歌舞电影,讲述乔治·M·科汉的故事。本片由迈克尔·柯蒂斯执导,主演是詹姆斯·卡格尼、琼·莱斯里(英语:Joan Leslie)、华特·休斯顿(英语
  • 卡尔十六世·古斯塔夫国王陛下 王后陛下卡尔十六世·古斯塔夫(瑞典语:Carl XVI Gustaf,全名卡尔·古斯塔夫·富尔克·休伯特斯、Carl Gustaf Folke Hubertus,1946年4月30日-)是当今的瑞典国王。他是已
  • X射线光电子能谱学X射线光电子能谱学(英文:X-ray photoelectron spectroscopy,简称XPS)是一种用于测定材料中元素构成、实验式,以及其中所含元素化学态和电子态的定量能谱技术。这种技术用X射线照