
【機】 replaceable hydrogen
approve; but; can; may; need; yet
displacement; metathesis; permute
【計】 pernutation; substitute; substitution
【化】 metathesis; permutation
【醫】 displacement; metathesis; replacement; substitution
【經】 permutation
hydrogen
【醫】 H; hydr-; hydro-; hydrogen; light hydrogen
在化學領域中,"可置換氫"(Replaceable Hydrogen)指化合物中能夠被其他原子或基團通過化學反應取代的氫原子。這類氫通常存在于酸性官能團或特定活性位點中,例如羧酸(-COOH)中的羟基氫、醇(-OH)中的氫等。其置換能力與化合物結構、反應條件密切相關,例如在酸堿反應中,強酸中的氫更易被金屬置換生成鹽和氫氣(H₂)。
根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義,置換反應需滿足熱力學和動力學條件,如金屬活動性順序表中位于氫之前的金屬才能置換酸中的氫。該概念在有機合成、電化學和催化領域具有重要應用,例如酯化反應中醇羟基的氫被酰氧基取代。
牛津大學出版社《化學術語詞典》指出,可置換性取決于氫原子的極化程度,強極性鍵(如O-H)中的氫更易解離。美國化學會(ACS)的實驗手冊進一步驗證了該理論,通過電導率實驗可量化測定不同酸中可置換氫的活性差異。
“可置換氫”是指在化學反應中能夠被其他物質替代的氫元素,通常指酸或水中的氫離子(H⁺)在特定條件下被金屬等還原性物質置換生成氫氣的現象。以下是詳細解釋:
化學定義
在置換反應中,活潑性較強的金屬或還原劑會将化合物中的氫離子(如酸溶液中的H⁺或水中的H)還原為氫氣(H₂)。例如:
$$text{Zn} + 2text{H}^+ rightarrow text{Zn}^{2+} + text{H}_2↑$$
這裡的氫離子即為“可置換氫”。
反應條件與物質類型
電解質的影響
加入酸類電解質(如鹽酸)會增加溶液中H⁺濃度,促進置換反應發生。非酸性電解質(如鹽溶液)則可能引發其他類型的置換反應。
應用場景
常見于金屬腐蝕、電池反應、工業制氫等領域。例如,鐵與稀硫酸反應生成氫氣是實驗室制取H₂的經典方法。
可置換氫的本質是處于氧化态(如H⁺)的氫被還原為H₂的過程,其反應活性取決于物質本身的還原能力和環境條件(如酸堿性)。
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