酸鹼與予體-受體化學

含氧酸(oxoacid)

/ OK-soh-acid /

許多最重要的無機酸,都是以一個戴著氧原子的中心原子為骨架,可解離的酸性氫掛在其中某些氧上。硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸、碳酸——這些都是含氧酸:通式為 (HO)mEOn 的酸,其中 E 是中心原子(常為非金屬或高氧化態金屬),一部分氧帶有 OH(即酸性質子),其餘則是端基的、類似雙鍵的 E=O 氧。

硫酸 H2SO4 把這一模式講得很具體。硫居中;兩個氧是端基(S=O),兩個是羥基氧(S-OH),在水中電離的正是那些 OH 上的質子。把它寫成 (HO)2SO2,即 m=2 個 OH 基、n=2 個端氧,正好刻畫了這一點。在真正的含氧酸中,酸性質子絕不直接連在中心原子上——它坐在某個氧上,斷裂的是 O-H 鍵。端氧越多,共軛鹼的負電荷越能分散,質子也就越容易離開。

含氧酸主導著 p 區元素的描述化學。它們的強度跨度極大,從很弱(硼酸、次氯酸)到極強(高氯酸),而這一趨勢規律得令人驚訝,以至於鮑林用兩條簡單的計數規則就概括了它。它們還按中心原子氧化態形成家族——單是氯就給出 HOCl、HOClO、HOClO2、HOClO3(從次氯酸到高氯酸),隨著氧原子增多,酸性沿這一系列急劇上升。

硫酸寫作 (HO)2SO2:兩個 S-OH 基提供兩個可電離質子(它是二元酸),還有兩個端基 S=O 氧。磷酸 (HO)3PO 有三個 OH 質子(三元酸)和一個端氧。數 OH 基的數目,就知道一個含氧酸能放出幾個質子。

酸性 H 坐在氧上,而非中心原子上;OH 數給出可解離質子數,端氧數決定酸的強度。

當心 H3PO3(亞磷酸):粗看像三元酸,但有一個 H 直接連在磷上(P-H),而非連在氧上,因此只有兩個質子是酸性的。務必看清 H 究竟坐在哪裡。

又稱
oxyacid氧酸氧酸