软硬酸碱理论

✍ dations ◷ 2025-04-04 21:04:03 #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

  • 波兰兹罗提波兰兹罗提(波兰语:Polski Złoty)为波兰的官方货币,在波兰语中为“黄金”之意,复数称“złote”或“złotych”。波兰在1990年代初经历了恶性通货膨胀后,旧有的兹罗提贬值一万倍;
  • 橘子橘子(学名:Citrus reticulata),或写作桔子,芸香科柑橘属的一种水果,原产自中国。闽南语称橘为柑仔,西南官话区的各方言中呼为“柑子”或“柑儿”,也有一些方言称之为“橘柑”。橘子
  • HPTEHPTE或2,2-双(4-羟苯基)-1,1,1-三氯乙烷(英语:2,2-bis(4-hydroxyphenyl)-1,1,1-trichloroethane)是有机氯杀虫剂甲氧滴滴涕在人体中的初级代谢产物。HPTE和双酚A等结构上类似,是
  • 加州州立大学萨克拉门托萨克拉门托加利福尼亚州立大学 (California State University, Sacramento;常用简称Sacramento State、Sac State、萨克拉门托加州州大;又常被译为加州州立大学萨克拉门托分校
  • 共和党 (消歧义)共和党是诸多政党使用的党名:
  • 建筑风格建筑风格,一般认为是一种区域性的或者国际性的建筑物的风格,是对某一建筑师、建筑学校或者历史时期建筑特色的描述。常见的最重要的建筑风格划分方法是根据地区及时代划分,并且
  • 偏好 (经济学)偏好(英语:Preference),在经济学中,偏好是指当消费者面对不同的消费组合(consumption bundle)时,对于消费组合的孰优孰劣的主观的意见。其表示方法是序列性的,其偏好以效用的高低比较
  • 哈灵顿夹克哈灵顿夹克(Harrington jacket),是一种轻量及短身的夹克,衣服的内部通常会用上苏格兰花呢格纹或是格子纹。第一件哈灵顿夹克是由英国衣服品牌Baracuta在1930年代生产的。自1937
  • 伊亚火山伊亚火山(印尼语:Iya)是一座位于印度尼西亚弗洛勒斯岛的火山,其类型为复式火山,位在恩德(英语:Mount Iya)的南方。
  • 阎维玉阎维玉(1864年-?年),字正堃,山西省太原府太谷县(今属晋中市)人,清朝政治人物。光绪十一年(1885年)乙酉科山西乡试举人。光绪十五年(1889年)己丑科殿试第三甲第一百四十七名同进士出身。同