
【化】 acid hydrogen
【化】 aci form
hydrogen
【醫】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen
酸式氫(Acidic Hydrogen)是化學領域描述特定氫原子解離特性的專業術語,指有機酸或無機酸分子中能夠以質子(H⁺)形式釋放的氫原子。這類氫原子通常與電負性較強的原子(如氧、硫)以極性共價鍵結合,例如在羧酸(-COOH)、磺酸(-SO₃H)或磷酸(H₃PO₄)中,其解離能力可通過電離常數(Ka)量化。
從分子結構分析,酸式氫的酸性強度遵循以下規律: $$ Delta G = -RT ln K_a $$ 其中酸解離自由能(ΔG)與解離常數(Ka)呈負相關。以硫酸(H₂SO₄)為例,其一級解離的pKa約為-3,表明第一個酸式氫具有強酸性,而二級解離pKa≈2則顯示第二個酸式氫酸性顯著減弱。
權威化學教材《無機化學》(高等教育出版社)指出,酸式氫的活性可通過取代基效應調節。例如苯環上的吸電子基團會增強酚羟基中氫的酸性,而供電子基團則産生相反效果。這種特性在藥物分子設計和工業催化劑開發中具有重要應用價值。
國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)在《化學術語綱要》中特别強調,酸式氫的判定需通過實驗測定,不能僅憑分子式推斷。例如酒石酸分子含四個羟基氫,但僅有其中兩個具備酸式氫特性。
“酸式氫”是化學中的一個術語,通常指酸分子中能夠解離出氫離子(H⁺)的氫原子。這類氫原子通常與氧或其他電負性較大的原子直接相連,且處于酸性較強的官能團中。以下是詳細解釋:
酸式氫是指酸分子中能夠電離釋放H⁺的氫原子。其結構特征為:
硫酸(H₂SO₄)
硫酸分子中有兩個羟基氫(H-O-SO₂-OH),但隻有第一個羟基氫在稀溶液中容易解離為H⁺,屬于酸式氫。
$$ text{H}_2text{SO}_4 rightarrow text{H}^+ + text{HSO}_4^- $$
碳酸(H₂CO₃)
碳酸分子中有兩個羟基氫,均可分步解離:
$$ text{H}_2text{CO}_3 rightarrow text{H}^+ + text{HCO}_3^- quad (text{第一步解離}) $$
$$ text{HCO}_3^- rightarrow text{H}^+ + text{CO}_3^{2-} quad (text{第二步解離}) $$
磷酸(H₃PO₄)
三個羟基氫均可解離,但解離能力逐漸減弱。
在酸式鹽中(如NaHSO₄、NaHCO₃),酸式氫仍可能保留部分酸性:
有機酸(如乙酸、苯甲酸)的羧基(-COOH)中的羟基氫是典型的酸式氫: $$ text{CH}_3text{COOH} rightarrow text{CH}_3text{COO}^- + text{H}^+ $$
并非所有氫原子都是酸式氫。例如:
酸式氫的判斷需結合分子結構和解離能力,核心特征是能夠釋放H⁺。它在無機強酸、多元酸及有機酸中廣泛存在,是酸堿反應和溶液導電性的關鍵因素。
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