moea_joint
109年
[化學] 普通化學、無機化學
第 18 題
有關含氧酸的酸性,下列何者最強?
- A HClO
- B $\text{HClO}_2$
- C $\text{HClO}_3$
- D $\text{HClO}_4$
思路引導 VIP
當我們在一個中心原子周圍加入越來越多「極度吸引電子」的原子(例如氧原子)時,原本拉住氫離子的那條化學鍵,其電子雲分佈會發生什麼變化?這種變化會讓氫離子變得更容易還是更難離開分子呢?
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同學做得很好!你精準地選出了高氯酸($HClO_4$)作為其中酸性最強的物質,這顯示你對無機含氧酸的結構與性質規律有著相當扎實的理解。
誘導效應與電子的拉扯
判斷同一種中心原子含氧酸強弱的關鍵,在於觀察中心原子(氯原子)連接的「非羥基氧原子」數量。隨著氧原子個數增加,氯原子的氧化數也隨之上升(從 $+1$ 增加到 $+7$)。這些電負度極高的氧原子會產生強大的誘導效應 (Inductive effect),將電子雲強烈地往中心吸引,進而削弱 $O-H$ 鍵的強度,使質子($H^+$)更容易解離。同時,解離後生成的共軛鹼(如 $ClO_4^-$)具有更多的共振結構來分散負電荷,使其穩定性更高,因此 $HClO_4$ 展現出最強的酸性。
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