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水合氢离子的极化作用探讨
投稿人:马勋涛 投稿时间:2020-02-20 12:59 访问量:

关于离子的极化作用,有一些大家认同的基本观点:

1、对于阳离子,正电荷越高、离子半径越小,极化作用就越强。

2、对于阴离子,负电荷越高,离子半径越大,被极化作用(变形性)就越大。

那么,在溶液中,氢离子的极化作用会符合这些基本规律吗?其实,水合氢离子的极化作用的过程就是酸电离的逆反应过程,因此,了解酸的电离就可以知道水合氢离子的极化作用。

对于氢卤酸,酸的强度是HF<HCl<HBr<HI。人们在讨论酸的电离时认为,阴离子的变形性使得酸更加容易电离,这是很错误的推理。因为在区分效应很明显的溶剂中,例如冰醋酸或者乙醇中,如果溶剂化氢离子与溶剂化阴离子发生反应,使得阴离子发生极化作用,阴阳离子之间产生相互吸引,由离子键向共价键转化,其反应程度大小是F>Cl>Br>I,变形性大的阴离子反而不容易被极化。这样就推得溶剂化的氢离子对卤素离子极化的规律,即卤素离子变形性的规律:F>Cl>Br>I。然而,众所周知,卤素离子的变形性大小规律分明是I>Br>Cl>F。为什么会得出相反的结果呢?

这是在现有理论框架内不能解决的问题。

作者认为,关键的问题是(氢卤)酸溶液中就根本没有任何氢离子存在!氢离子的存在是为了解释酸的导电作用而提出的理论学说——阿仑尼乌斯酸碱电离学说。然而,作者提出了水溶液中酸是能与水作用形成四价氧化合物H3OX的。这个化合物可以与水作用,产生一些亚稳定状态的H3O与H2OX。而水合原子是可以从阴极得到电子并向着阳极传送的,这就是酸导电的原因所在。

既然认为酸中水合氢离子是不存在的,那么卤素离子的变形性大小是F>Cl>Br>I的推论自然就是错误的。这也可以作为现代酸碱概念有致命错误的又一例证。