
【机】 replaceable hydrogen
approve; but; can; may; need; yet
displacement; metathesis; permute
【计】 pernutation; substitute; substitution
【化】 metathesis; permutation
【医】 displacement; metathesis; replacement; substitution
【经】 permutation
hydrogen
【医】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen
在化学领域中,"可置换氢"(Replaceable Hydrogen)指化合物中能够被其他原子或基团通过化学反应取代的氢原子。这类氢通常存在于酸性官能团或特定活性位点中,例如羧酸(-COOH)中的羟基氢、醇(-OH)中的氢等。其置换能力与化合物结构、反应条件密切相关,例如在酸碱反应中,强酸中的氢更易被金属置换生成盐和氢气(H₂)。
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义,置换反应需满足热力学和动力学条件,如金属活动性顺序表中位于氢之前的金属才能置换酸中的氢。该概念在有机合成、电化学和催化领域具有重要应用,例如酯化反应中醇羟基的氢被酰氧基取代。
牛津大学出版社《化学术语词典》指出,可置换性取决于氢原子的极化程度,强极性键(如O-H)中的氢更易解离。美国化学会(ACS)的实验手册进一步验证了该理论,通过电导率实验可量化测定不同酸中可置换氢的活性差异。
“可置换氢”是指在化学反应中能够被其他物质替代的氢元素,通常指酸或水中的氢离子(H⁺)在特定条件下被金属等还原性物质置换生成氢气的现象。以下是详细解释:
化学定义
在置换反应中,活泼性较强的金属或还原剂会将化合物中的氢离子(如酸溶液中的H⁺或水中的H)还原为氢气(H₂)。例如:
$$text{Zn} + 2text{H}^+ rightarrow text{Zn}^{2+} + text{H}_2↑$$
这里的氢离子即为“可置换氢”。
反应条件与物质类型
电解质的影响
加入酸类电解质(如盐酸)会增加溶液中H⁺浓度,促进置换反应发生。非酸性电解质(如盐溶液)则可能引发其他类型的置换反应。
应用场景
常见于金属腐蚀、电池反应、工业制氢等领域。例如,铁与稀硫酸反应生成氢气是实验室制取H₂的经典方法。
可置换氢的本质是处于氧化态(如H⁺)的氢被还原为H₂的过程,其反应活性取决于物质本身的还原能力和环境条件(如酸碱性)。
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