软硬酸碱理论

✍ dations ◷ 2025-12-09 23:08:04 #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

  • 下腔静脉下腔静脉(法语:Inferior vena cava、IVC))位于腹主动脉右侧粗大壁薄的血管即下腔静脉。它的上端穿膈的腔静脉裂孔入右心房,下端于第5腰椎右前方由左右骼总静脉汇合而成。沿途可
  • 迪安-斯塔克装置Dean-Stark装置(又称作Dean-Stark接收器或Dean-Stark蒸馏器)是化学合成中常用的一种玻璃仪器,它通常与回流冷凝器和收集装置连用以保证在回流温度下所进行的反应生成的水(偶尔也
  • 芦沟桥坐标:39°51′01″N 116°13′09″E / 39.8502497°N 116.2190658°E / 39.8502497; 116.2190658卢沟桥,原名广利桥,位于中华人民共和国北京市丰台区的永定河上,东距宛平城170米
  • 特林布尔威廉·戴维·特林布尔男爵(1944年10月15日-),英国政治家,1998至2002年任首任北爱尔兰第一部长,1995至2005年任北爱尔兰统一党领袖。1998年,因为“为结束北爱尔兰造成3500人丧生的宗
  • 溶剂壳在物理化学中,溶剂壳(Solvation shell)为一种用来描述溶剂化的结构。溶剂壳为一种任何化学物质像溶剂一样,围绕着溶质物质的现象。当溶剂为水时,所形成似壳的现象,通常会被称为水
  • 2月20日2月20日是公历一年中的第51天,离全年结束还有314天(闰年则还有315天)。
  • 头发胸罩头发胸罩(英语:Hair bra),是指女性用自己的头发遮住乳头及乳晕的摄影姿势。若是头发长度未到达乳头,用假发代替头发遮住乳头也算是头发胸罩。一般是已进入青春期的女性才会需要以
  • 棉鼠属棉鼠属()是哺乳纲啮齿目仓鼠科之下的一属,而与棉鼠属(例如:棕棉鼠)同科的动物尚有稻水鼠属(例:哈氏稻水鼠)、暖鼠属(例:暖鼠)、褐鼷鼠属(例:褐鼷鼠)、厄瓜多尔鬃鼠属(例:厄瓜多尔鬃鼠)等之数种
  • 虎妮虎妮(英语:Hoonie;日语:フニー)是一位台湾的虚拟偶像及节目主持人,为Yahoo所属的虚拟网红,在Yahoo TV上拥有自己的节目“虎妮好朋友”,影片亦于YouTube及niconico动画上发表。虎妮角
  • 辣死你妈《辣死你妈》(马来语:Nasi Lemak 2.0)是由黄明志自编自导自演的第一部电影作品,以低成本制作。除此之外,这也是他花了将近2年的时间申请贷款及制作的电影。最后影片终于在2011年9