软硬酸碱理论

✍ dations ◷ 2025-11-28 21:14:24 #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

  • 印度支那半岛中南半岛(法语:Indochine,英语:Indochina 或Indo-China),又译印度支那半岛,指亚洲东南部东临南海,西濒印度洋的半岛,因位于中国以南、印度以东而得名。中南半岛包括今日的缅甸、泰国
  • JTWC联合台风警报中心(英语:Joint Typhoon Warning Center,缩写:JTWC)是美国海军和美国空军联合在夏威夷珍珠港设立的中心,负责为太平洋、印度洋及其他海域的热带气旋发出警报。JTWC支
  • 元宵次日正月十六,农历正月第十六天。
  • 粪臭素粪臭素即3-甲基吲哚,为一种具有中等毒性的白色结晶有机化合物,是吲哚的一种衍生物。在自然界中,存在于哺乳动物的粪便(为色氨酸在消化系统中的产物)、甜菜与煤焦油中,具有强烈的粪
  • 梅纳反应美拉德反应(Maillard reaction),又称美拉德反应、梅拉德反应、梅纳反应、羰胺反应,是广泛分布于食品工业的非酶褐变反应,指的是食物中的还原糖(碳水化合物)与氨基酸/蛋白质在常温或
  • 苏联派苏联派是指在第二次世界大战之后,朝鲜民主主义人民共和国执政党朝鲜劳动党内的一个派系,其成员大多是来自苏联的朝鲜半岛人,领导人物为许嘉谊与朴昌玉。1950年代,该派系被金日成
  • A-4天鹰式攻击机1952年,美国道格拉斯飞行器公司赢得合约为美国海军与陆战队制造一款新的轻型喷射战机,A-4天鹰式攻击机(英语:A-4 Skyhawk)是一架攻击机,原型机为A4D,最初被设计用来做为美国海军航
  • 洋中脊洋中脊(Mid-ocean ridge),又称洋脊、大洋中脊、中央海岭,是位于全球海中张裂性板块边界的一系列火山结构系统,也是世界上最长的山脉、海底山脉,长达80,000千米(49,700英里),其中连续
  • 特韦雷格特伦山坐标:73°24′S 3°33′W / 73.400°S 3.550°W / -73.400; -3.550特韦雷格特伦山是南极洲的山峰,位于毛德皇后地的玛塔公主海岸,处于基尔万海崖,挪威制图师根据探险队的测量和
  • 180度经线180度经线,又称为逆子午线或对向子午线(antimeridian),是本初子午线向东或向西180度的经线,既为东经180°,又为西经180°。由于该经线穿过的大部分地区为太平洋上的开阔水域,故被用