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反极化—离子极化对含氧酸及其盐稳定性的影响

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 含氧酸盐 离子极化 稳定性
p区元素化学的学习中我们常常发现,很多非金属含氧酸的游离酸不能稳定存在,但是它们的盐却是常见的稳定的化合物,如亚硫酸盐、硫代硫酸盐、亚硝酸盐等等。Why? 以碳酸和碳酸盐为例, 中心原子是 C(Ⅳ),电荷高、半径小,使与之结合的氧化数为(-2)的氧原子的电子云

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p区元素化学的学习中我们常常发现,很多非金属含氧酸的游离酸不能稳定存在,但是它们的盐却是常见的稳定的化合物,如亚硫酸盐、硫代硫酸盐、亚硝酸盐等等。

以碳酸和碳酸盐为例,中心原子是 C(Ⅳ),电荷高、半径小,使与之结合的氧化数为(-2)的氧原子的电子云发生变形,靠近中心原子的部分呈负电性“-”,远离中心原子的部分呈正电性“+”。

反极化—离子极化对含氧酸及其盐稳定性的影响

含氧酸中,氧原子是以羟基(-OH)形式存在的,因此,氧原子的另一端与H相连,H虽然只带一个正电荷,但是半径极小,极化能力极强,也会使氧原子的电子云发生变形,而且变形的方向和中心原子使氧原子变形的方向相反:靠近 H的部分呈负电性“-”,远离H而靠近 C(Ⅳ)的部分呈正电性“+”。

反极化—离子极化对含氧酸及其盐稳定性的影响

因此我们将H对氧原子的极化作用称为反极化作用,意思是与中心原子的极化作用方向相反。

很明显,中心原子和H对氧原子的极化作用方向相反,实际上是互相削弱了对方和氧之间的作用力。也就是两种极化力抗衡争夺氧原子的过程。

当H离子的极化能力强于中心原子C(Ⅳ)时,反极化强于极化,这导致H离子与碳酸根的O2-离子间形成了较强的共价键紧密结合,而中心原子C(Ⅳ)与O2-离子之间的作用力被削弱、甚至断裂,因此含氧酸分解。

H2CO3=== H2O + CO2

碳酸盐中,与 CO32相邻的H被其他金属阳离子代替,盐的稳定性就取决于这个阳离子的极化能力了。如果极化能力很强,则与 H一样,反极化能力大于极化能力,盐不稳定,容易分解为金属氧化物和二氧化碳;如果金属阳离子的极化能力较弱,例如 Na,反极化能力小于中心原子的极化能力,则,碳酸根能稳定存在,所以碳酸钠的热稳定性相对较好。

由此,可推测,某种含氧酸盐的稳定性受阳离子的极化能力影响。阳离子的极化能力强,与碳酸根争夺氧离子的能力大,则含氧酸盐容易分解,分解温度低。

也就是说,含盐酸盐中金属阳离子的极化能力越弱,稳定性越强,反之亦然;阳离子的极化能力越强,含氧酸盐的稳定性越弱。H是所有阳离子中极化能力最强的,所以,所有的含氧酸的稳定性都比含氧酸盐弱。

反极化—离子极化对含氧酸及其盐稳定性的影响

规律1 :含氧酸的稳定性 < 酸式盐 < 正盐的稳定性

规律2 :同一种含氧酸的盐,阳离子极化能力越强,含氧酸盐稳定性越弱。

碱金属盐 > 碱土金属碳酸盐 > 过渡金属盐 > 18e、18+2e构型阳离子含氧酸盐

反极化—离子极化对含氧酸及其盐稳定性的影响

既然,含氧酸及其盐受热分解的本质是阳离子与含氧酸根离子争夺氧离子的能力,那么不同含氧酸的中心原子不同,其对氧离子的极化能力也会影响到含氧酸(盐)的稳定性。

含氧酸(盐)中,中心原子的氧化数越高,极化能力越强,对抗反极化作用从而保护氧离子被夺走的能力也越强。所以,中心原子的氧化数越高,含氧酸(盐)越稳定。

规律3 :含氧酸(盐)的中心原子的氧化数越高,含氧酸(盐)越稳定。

反极化—离子极化对含氧酸及其盐稳定性的影响

凡是规律,总有例外,碱金属的硝酸盐和亚硝酸盐的稳定性是例外。

亚硝酸钠的稳定性强于硝酸钠。

2NaNO3=== 2NaNO2+O2

(责任编辑:化学自习室)
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