全文发表阴离子结合质子能力的分析法

陈建峰 林世进

摘要：阴离子结合质子能力体现了氢离子能在不同阴离子之间转化，掌握好规律，学生便能快速分析出结论，对教师的教学也有较好的借鉴意义。

关键词：质子、 电离程度、 平衡常数

氢原子变成氢离子的过程是氢原子失去最外层电子的过程，由于氢原子的最外层只有一个电子，失去电子后的氢离子实际上就是一个“裸露”的质子，因此一个氢离子就是一个质子。阴离子结合质子能力的强弱，即阴离子结合氢离子能力的强弱。

阴离子结合质子能力的强弱可以从以下三个方面入手分析。

一、从“电离程度”的角度分析

判断阴离子结合子能力的强弱可以通过对应物质的电离程度来判断。如判断Cl—、CH3COO—结合质子能力的强弱，可由这两种离子对应的酸分别为HCl和CH3COOH在水溶液中的电离程度来判断。盐酸为强电解质，即盐酸在水溶液中是完全电离为H+和Cl—，而不存在HCl分子，那么就是说溶液中Cl—与H+并没有结合。而醋酸为弱电解质，即醋酸在水溶液中只是部分电离电离成CH3COO—和H+，而大量存在着CH3COOH分子，也就是说CH3COO—和H+仍大量的结合在一起，因此CH3COO—结合质子的能力比Cl—强。而水的电离程度比醋酸更小，即水中OH—与H+的浓度非常少，主要是以OH—与H+结合成水分子的形式存在，也就说明OH—结合质子能力则比更CH3COO—强。因此可以得出结论弱酸根结合质子能力大于强酸根，并且酸性越弱的酸对应的酸根结合质子的能力就越强。

二、从“化学反应”的角度分析

判断阴离子结合子能力的强弱也可以通过物质之间发生的反应来判断。初中教材在实验室制取二氧化碳一节对于反应是这么解释的，2HCl+CaCO3=CaCl2+H2CO3 ，碳酸不稳定易分解，H2CO3 =CO2↑+ H2O。对这块知识学生非常熟悉且记忆深刻。该反应中碳酸根夺取了盐酸中的H+生成了H2CO3，也就是CO32—结合质子能力强于Cl—。再如反应CH3COOH+ClO—=CH3COO—+HClO，ClO—夺去了CH3COOH中的H+生成了HClO，即ClO—结合质子能力强于CH3COO—。对于其他较强酸与弱酸盐反应生成弱酸的反应一样可以理解为盐中的弱酸根夺取了较强酸中的H+。同理，反应 OH—+CH3COOH=H2O+CH3COO—中OH—夺取了CH3COOH中的H+生成了H2O，即OH—结合质子能力强于CH3COO—。反应OH—+NH4+ H2O+NH3↑中，OH—夺取了NH4+中的H+生成了NH3，说明着OH—结合质子的能力比NH3强。这也同时解释了弱酸根与H+不能大量共存的原因就是弱酸根能大量结合H+使的氢离子浓度大量减少，即弱酸根与H+发生反应了，而强酸根与H+能大量共存是因为强酸根与H+不结合，即强酸根与H+不反应。因此从化学反应的角度同样可以说明离子结合质子能力的大小。

三、从“平衡常数”的角度分析

判断阴离子结合子能力的强弱可以通过物质电离平衡常数大小来判断。平衡常数的大小为物质的电离程度提供了理论依据，通过书本不难查到一些常見物质的电离平衡常数。如250C时，下列各物质的电离平衡常数如下表[1]：

CH3COOH HCN HF

Ka= 1.7×10—5mol·L—1 Ka= 6.2×10—10mol·L—1 Ka= 6.8×10—4mol·L—1

由平衡常数的表达式可知下列反应的平衡常数与上面电离平衡常数互为倒数，即：

CH3COO—+ H+=CH3COOH H++CN—=HCN H++F—=HF

K= 5.9×104 L · mol—1 K= 1.6×109 L · mol—11 K= 1.5×103 L · mol—1

平衡常数越大，反应正向进行的程度就越大，即酸结合H+的能力就越强，因此可判断结合质子能力的大小为CN— > CH3COO—> F— 。

参考文献：

[1] 王明召，高盘良，王磊，鲁科版《化学反应原理》2011.07：110