为什么判断无机含氧酸的酸性中中心原子所连非羟基氧越多酸性越大?

[图片] 还有为什么中心原子正电性越强羟基越弱?为什么羟基越弱氢氧键越易断裂?
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(下面内容不要带入考试和学习当中,主要是方便理解问题,把物理和数学奉为宗教和唯一真理的赶紧靠边)

说这个以前,先说一个东西,酰基氧原子和非羟基氧原子,虽然二者都是氧原子呈-2价,但有本质区别,酰基氧原子是氧原子和另一个原子形成一个正常σ键和一个正常π键,即是真正的双键,可以与氧原子组成正常双键的原子有氮原子和碳原子,极少数情况的硫原子,而非羟基氧原子则是氧原子以空轨道形式接受另一个原子的孤对电子,组成酸的非羟基氧原子,尤其是强酸,其非羟基氧原子和羟基氧原子的电负性值基本上不是经常说的3.5或3.44,非羟基氧原子有时是3.04(纯粹使用p轨道,这种情况很少),sp2杂化居多,尤其是与非金属性(不是必须是非金属,而是性质是非金属)比较明显的原子,其电负性值可以达到5.54,羟基氧原子可以达到4.63或4.93(s成分属于不等性sp3杂化和等性sp3杂化)

下面是重点

以电离形式表现酸性的含氧酸(不讨论硼酸这类必须借助结合水分子才释放质子的情况)中,含有非羟基氧原子的含氧酸的酸性一般大于没有非羟基氧原子的含氧酸,原因是非羟基氧原子以高达5.54的电负性值足可以将中心原子的孤对电子拉到自己的一边,使中心原子有比较明显的正电荷,这种有明显正电荷的中心原子必然会吸引带有负电荷的氧原子,明显吸不过羟基氧的4.63和非羟基氧的5.54,但吸引羟基氧的程度相对容易一些,即表现为吸引羟基氧,自然会排斥质子,同时也强化羟基氧原子的吸电子能力,结果是氢比较容易电离,当羟基氧原子减少到1,非羟基氧增加到3时,中心原子的正电荷是最多的(可以理解为几乎被非羟基氧剥光6个电子),吸羟基能力达到最强,同时又排斥质子,促使羟基氧靠近中心原子的倾向增大(缩小羟基氧与中心原子的极性),也促使非羟基氧与中心原子靠近(键长缩短),结果是更容易使氢原子以质子形式离开羟基氧原子,离去质子后的离子团将进一步共同分享氢原子的电子,并形成能量更低的酸根形式(整个酸根形成一个大π键,周期越短,中心原子非金属性越强越容易形成这种大π键),表现就是酸性越强

最后提醒一下:

1,认为氟原子的电负性值4.0是最大的,不用和他们辩论,理解了问题即可

2,认为原子轨道理论,分子轨道理论万能的,也不用看,因为计算时使用的多少s,p,d,f成分实际上也是电负性的一种体现,只是属于煮熟的鸭子就剩嘴硬

3,认为化学问题必须从物理角度解释和分析的,只能说你们这种理解方式迟早会祸害所有学科

4,这种东西不要出现在任何要求标准的地方,因为要求标准的全是工科思维,而化学属于理科,理科学习和科研能用工科思维吗?不能

5,没有化学天赋和对生物不感兴趣的不要用这种方式理解和学习化学,因为你们不适合学化学和生物。注意,这里的化学是理科的那种,生物是指生物科学和生命科学,不是生物类专业,更别说生物信息,生物统计这一类几乎与生物不搭边的学科

咱们先想想传统含氧质子酸酸性是如何体现的,就是羟基的异裂释放氢离子和酸根离子的过程,那么,这跟键越容易异裂,酸性就越强,而键要容易异裂,就要键的电子云偏离程度大,也就是电负性差大。在含氧酸中就是氢和后面一个基团(酸根)之间的键,那么,这个基团的电负性越大,就会是电子云偏移的越厉害,质子就容易被电离。

而显然中心原子的电负性越大,这个基团的吸电子能力就越强,而且连得非羟基氧越多,也会使电子云偏移。而非羟基氧是sp2杂化,他的电负性很大,大于sp3氧,也就是羟基氧(s轨道的成分多,离原子核近,对电子云束缚力强),所以非羟基氧对酸性贡献最显著,这也就有了泡林的经验规则。

最后,是氧的电负性比氮大。。