
【化】 acid hydrogen
【化】 aci form
hydrogen
【医】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen
酸式氢(Acidic Hydrogen)是化学领域描述特定氢原子解离特性的专业术语,指有机酸或无机酸分子中能够以质子(H⁺)形式释放的氢原子。这类氢原子通常与电负性较强的原子(如氧、硫)以极性共价键结合,例如在羧酸(-COOH)、磺酸(-SO₃H)或磷酸(H₃PO₄)中,其解离能力可通过电离常数(Ka)量化。
从分子结构分析,酸式氢的酸性强度遵循以下规律: $$ Delta G = -RT ln K_a $$ 其中酸解离自由能(ΔG)与解离常数(Ka)呈负相关。以硫酸(H₂SO₄)为例,其一级解离的pKa约为-3,表明第一个酸式氢具有强酸性,而二级解离pKa≈2则显示第二个酸式氢酸性显著减弱。
权威化学教材《无机化学》(高等教育出版社)指出,酸式氢的活性可通过取代基效应调节。例如苯环上的吸电子基团会增强酚羟基中氢的酸性,而供电子基团则产生相反效果。这种特性在药物分子设计和工业催化剂开发中具有重要应用价值。
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)在《化学术语纲要》中特别强调,酸式氢的判定需通过实验测定,不能仅凭分子式推断。例如酒石酸分子含四个羟基氢,但仅有其中两个具备酸式氢特性。
“酸式氢”是化学中的一个术语,通常指酸分子中能够解离出氢离子(H⁺)的氢原子。这类氢原子通常与氧或其他电负性较大的原子直接相连,且处于酸性较强的官能团中。以下是详细解释:
酸式氢是指酸分子中能够电离释放H⁺的氢原子。其结构特征为:
硫酸(H₂SO₄)
硫酸分子中有两个羟基氢(H-O-SO₂-OH),但只有第一个羟基氢在稀溶液中容易解离为H⁺,属于酸式氢。
$$ text{H}_2text{SO}_4 rightarrow text{H}^+ + text{HSO}_4^- $$
碳酸(H₂CO₃)
碳酸分子中有两个羟基氢,均可分步解离:
$$ text{H}_2text{CO}_3 rightarrow text{H}^+ + text{HCO}_3^- quad (text{第一步解离}) $$
$$ text{HCO}_3^- rightarrow text{H}^+ + text{CO}_3^{2-} quad (text{第二步解离}) $$
磷酸(H₃PO₄)
三个羟基氢均可解离,但解离能力逐渐减弱。
在酸式盐中(如NaHSO₄、NaHCO₃),酸式氢仍可能保留部分酸性:
有机酸(如乙酸、苯甲酸)的羧基(-COOH)中的羟基氢是典型的酸式氢: $$ text{CH}_3text{COOH} rightarrow text{CH}_3text{COO}^- + text{H}^+ $$
并非所有氢原子都是酸式氢。例如:
酸式氢的判断需结合分子结构和解离能力,核心特征是能够释放H⁺。它在无机强酸、多元酸及有机酸中广泛存在,是酸碱反应和溶液导电性的关键因素。
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