15.13 : 酸强和分子结构

二进制酸和碱

在没有任何调平效果的情况下，含非金属 (A) 氢二进制化合物的酸强会随着 H-A 键强在元素周期表中的一组降下而增加。 对于第 17 组，酸度增加的顺序是 HF < HCL < HBr < HI。 同样，对于第 16 组，酸强的增加顺序是 H2O < H2S < H2Se < H2Te。 在元素周期表中，二进制氢化合物的酸强随着非金属原子的电负性的增加而增加，因为 H-A 键的极性增加。 因此，第二排的酸度增加 (用于去除一个质子) 的顺序是 CH4 < NH3 < H2O < HF ;第三排的酸度增加的顺序是 SiH4 < PH3 < H2S < HCL。

Ternary 酸和碱

由氢，氧和某些第三元素 (" E ") 组成的三元化合物的结构可能如下图所示。 在这些化合物中，中心 E 原子对一个或多个 O 原子是键合，至少一个 O 原子对 H 原子也是键合，这与通用分子公式 OMO(OH)n 相对应 这些化合物可能是酸性，碱性或苯丙酸，具体取决于中央 E 原子的性质。 这些化合物的例子包括硫酸， O2S(OH)2 ，硫酸， OS(OH)2 ，硝酸， O2NOH ，高氯酸， O3ClOH ，氢氧化铝，铝 (OH) ₃ ， 氯化钙，氯化钙 (OH) 2 和氢氧化钾，高。

如果中央原子 E 的电负性较低，则其电子的吸引力较低。 中央原子与氧原子形成强共价键的趋势不大，元素和氧之间的键 A 比氧气和氢之间的键 b 更容易发生破损。 因此，键 A 是离子体，氢氧化物离子被释放到溶液中，而该物质的作用是作为基体— Ca(OH)2 和 Koh 就是这种情况。 低电负性是金属元素含量较高的特征;因此，金属元素形成了离子氢氧化物，根据定义，这些物质是基本化合物。

另一方面，如果原子 E 的电负性相对较高，它会强烈吸引与氧原子共享的电子，从而形成相对较强的共价键。 因此，氧气 - 氢键键 b 由于电子向 E 移动而被削弱。 键 b 是极性的，很容易将氢离子释放到溶液，因此该物质表现为一种酸。 高电子度是非金属元素的特征。 因此，非金属元素形成共价化合物，含有酸性 −OH 组，称为氧酸。

增加中心原子 E 的氧化数量也会增加氧酸的酸度，因为这会增加与氧合的电子的吸引力，从而削弱 O-H 键。 硫酸， H2SO4 或 O2S(OH)2 (硫氧化值为 +6) 的酸性大于硫酸， H2SO3 或 OS(OH)2 (硫氧化值为 +4)。 同样，硝酸， HNO3 或 O2NOH (N 氧化值 = +5) 的酸性比亚氮酸， HNO2 或 Onoh (N 氧化值 = +3) 强。 在每一对中，中心原子的氧化数量对于强酸而言更大。

羧基酸

羧基酸含有羧基组。 羧基酸是弱酸，这意味着它们不会在水中 100% 电离。

羧酸起到弱酸的作用，因为与氧酸一样，二氧附着在碳原子上的氧会增加 O-H 键的极性并使其变得更弱。 此外，在质子消失后，羧组被转换为碳氧离子，从而产生共振。 不同的共振结构稳定了羧酸盐离子，因为其负电荷在多个原子上脱氧。

本文改编自 Openstax, Chemistry 2e, Section 14.3 :酸和碱的相对强度 and Openstax, 化学 2e, 第20.3节 Al醛 , Ketones ， Carboxylic 酸， 和酯类。