余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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硼酸的结构及酸碱特性介绍

已有 2541 次阅读 2024-4-4 23:42 |系统分类:教学心得

       本文拟介绍硼酸的基本结构及酸碱特性,供参考.

1. 硼酸的结构特性       

      硼酸的化学式为:H3BO3,分子空间构型为平面三角形,参见如下图1所示.

image.png 

                                                             图1. 硼酸分子空间构型示意图

       B的价电子构型为2s22p1;成键时采用等性sp2杂化,参见如下图2所示:

image.png 

                                                                    图2. B原子sp2等性杂化示意图

       B原子三个sp2杂化轨道分别接受3个氧原子提供的自旋方向相反的单电子,形成三个完全相同的σ单键,

<OBO=120°.

 2. 硼酸的酸碱特性

       硼酸[1]是一种白色固体酸,微溶于冷水,升高温度,硼酸的溶解度明显增大.

       硼酸是一元弱酸,Kaθ=5.8×10-10.

       硼酸水溶液之所以显酸性,是由于硼酸中的B原子是缺电子原子,具有2p空轨道;硼酸水解时,易接受

位体(OH-)提供的孤电子对,形成加合物(或配离子);参见如下式(1)所示:

       H3BO3+H2O→[B(OH)4]-+H+         (1)

       式(1)显示,硼酸水解时,可产生“一个”H+;因此也把硼酸称为一元酸.

备注:[B(OH)4]-中B原子的杂化轨道方式为等性sp3杂化,空间构型为正四面体.

 2.1 质子酸与电子酸

       酸碱质子理论认为:溶液中,凡能提供质子(或H+)的物质,均被称为质子酸;凡能接受质子(或H+

的物质, 均被称为质子碱.

       硼酸的Kaθ值很小,溶液中硼酸的直接解离可以忽略,因此不能将硼酸称为质子酸.

       酸碱电子理论认为:溶液中,凡能提供电子对的物质(分子、离子或原子团),均被称为电子碱;凡能接

受电子对的物质(分子、离子或原子团), 均被称为电子酸.

       由式(1)可知,硼酸水解时,H3BO3分子接受“OH-”中O原子提供的孤对电子,形成一个配位键;因此

可将硼酸称为电子酸(或Lewis酸.

 3. 结论

    ⑴H3BO3分子中B原子采用等性sp2杂化,空间构型为平面三角形;

    ⑵H3BO3为电子酸,非质子酸;

    ⑶因水解反应,H3BO3常被称为一元酸;水溶液中H3BO3的直接解离可忽略.

参考文献

[1]天津大学无机化学教研室编. 无机化学(第五版). 北京:高等教育出版社,2018,6:319.



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