软硬酸碱理论及其在中学化学中的应用 软硬酸碱理论背诵口诀
时间：2019-01-11 03:30:58 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 本文回顾酸碱理论的发展，系统地介绍了软硬酸碱理论，并从五个方面介绍了HSAB原理在中学化学中应用。 关键词： 软硬酸碱理论 中学化学 应用
一、皮尔逊软硬酸碱理论
人类对于酸碱的认识经历了一个由浅入深、由表及里、不断深入的过程，酸碱的概念在科学发展过程中不断更新，其中主要的酸碱理论包括：阿伦尼乌斯电离理论、布朗斯特―劳里酸碱质子理论、路易斯酸碱电子理论，以及皮尔逊软硬酸碱理论。
1923年，美国化学家路易斯（G.N.Lewis）提出酸碱电子理论，认为，凡是可以接受电子对的物质称为酸，凡是可以给出电子对的物质称为碱，酸碱反应的实质是形成配位键生成酸碱配合物的过程。电子理论扩大了酸碱的范围，被广泛应用于化学的各个领域，不过电子理论也存在不足之处，主要表现在两个方面：一是它对确定酸碱的相对强弱没有一个系统的标度，对酸碱的反应方向难以判断；二是它包括的范围过于广泛，使得酸碱的特征不明显。
1963年美国化学家皮尔逊（R.G.Pearson）提出软硬酸碱理论（Hard-Soft Acid-Base ），根据酸碱对外层电子吸引力的强弱，以及极化和变形性的大小，将路易斯酸碱分为三大类：硬、软和交界酸碱（见下表1），并根据大量的实验事实提出“硬亲硬、软亲软、软硬交界就不管”的原理，即HSAB原理。所谓“亲”，表现在两方面，一是生成的化合物的稳定性；另一是反应的速度。硬酸与硬碱，软酸与软碱能形成稳定的化合物，且反应速率较快，反之，形成的化合物较不稳定，且反应速率较慢。交界酸碱不论对象是软还是硬都能起反应，且稳定性差别不大，反应速率适中。
二、软硬酸碱理论的在中学化学中的应用
软硬酸碱理论虽然只是一个经验总结，而不是定量描述，但是它可以对化学中许多现象进行一定的解释，且具有其他酸碱理论不可替代的优越性。以下是软硬酸碱理论在中学化学中的一些应用。
1.解释自然界中矿物的存在形式
碱金属与碱土金属元素常形成氧化物、氟化物或各类含氧酸岩矿物，如锂辉石（LiAl（SiO））、芒硝（NaSO•10HO）、菱镁矿（MgCO）、萤石（CaF）、重晶石（BaSO）等，这是因为碱金属与碱土金属都是硬酸，而O、F、CO、SiO、SO都是硬碱，符合“硬亲硬”的原理；IB族与IIB族元素常形成硫化物矿物，如黄铜矿（CuFeS）、闪锌矿（ZnS）、朱砂（HgS），等等，在地球化学中Ⅰ族与Ⅱ族元素也被称为亲硫元素，主要是因为它们是软酸，而S是软碱，符合“软亲软”的缘故。
2.解释化合物的溶解性
物质的溶解是溶质和溶剂之间发生的酸碱反应。水的酸碱性均较硬，易溶解硬酸与硬碱形成的化合物，而苯属于软碱溶剂更易溶解软酸，如I。在水中，软酸Ag与硬碱F形成的化合物易溶于水，而软酸Ag与软碱Br、I形成的化合物难溶于水，但像LiF那样硬酸与硬碱结合的化合物也是难溶的，这是因为F-与HO相比，F-属于更硬的碱，优先结合硬酸而排挤了HO。
3.判断化合物的稳定性
如不慎将汞洒落在地面上，应尽量回收，并对回收不了的汞用硫粉覆盖加以保护。常温下，汞不与氧气发生反应，汞与氧气的反应只有在大约350℃的温度下才比较明显，但是在大约400℃以上HgO却又分解为单质。汞与硫在常温下却很容易化合，且反应速率较大，形成非常稳定的HgS。这一现象无法用元素的非金属性强弱或者氧化还原反应的规律来解释，而用软硬酸碱理论来判断就较为简单：汞是软酸，氧是硬碱，而硫是软碱，软―软更容易较快的结合行成稳定的化合物。
4.帮助选择合适的催化剂
傅―克烷基化反应用卤代烷直接烷化苯是很困难的，必须加入催化剂，最初使用AlCl，后经证明，许多路易斯酸可以作为该反应的催化剂，如BF、FeCl、SnCl等。此类反应用HSAB原则解释为：AlCl为硬酸，易与硬碱Cl结合形成AlCl离子，从而使烷基碳正离子R游离出来，而软酸R容易与软碱苯核结合，从而完成芳烃的烷基化历程。
5.解释重金属使蛋白质变性
蛋白质分子中含有大量的基团，如氨基酸中的羟基（―OH）和氨基（―NH），很多蛋白质分子中还存在大量的巯基（―SH）。这些基团既有属于硬碱的又有属于软碱的，使得蛋白质分子对重金属离子普遍有很大的亲和力，它们容易结合形成络离子，络离子的形成改变了蛋白质的结构，从而导致蛋白质变性。
参考文献：
［1］王舜，胡茂林.软硬酸碱理论及其在无机化学教学中的应用［J］.湖州师专学报（自然科学），1999，（S1）.
［2］格林伍德.元素化学［M］.北京:高等教育出版社，1996.
［3］邢其毅.基础有机化学（第二版）［M］.北京:高等教育出版社，2003.
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