童標(biāo)

摘要：從中心原子等價(jià)羥基化合物脫水和吸水的角度，對(duì)周期表中常見(jiàn)主族元素所對(duì)應(yīng)含氧酸的形式、元和強(qiáng)度等易混淆問(wèn)題，做了一些統(tǒng)一性的理解和歸納。通過(guò)該研究和比較，既可以集中提煉含氧酸的知識(shí)和規(guī)律，提高課堂教學(xué)的高效性，又可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察品質(zhì)和思維創(chuàng)新能力，為其終身學(xué)習(xí)做好鋪墊。

關(guān)鍵詞：無(wú)機(jī)含氧酸；結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；化學(xué)教學(xué)

文章編號(hào)：1005–6629（2014）9–0088–04 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

酸堿知識(shí)是中學(xué)化學(xué)知識(shí)系統(tǒng)中的重要部分，在元素化合物部分體現(xiàn)得尤為明顯。從筆者多年的教學(xué)觀察來(lái)看，學(xué)生對(duì)堿的掌握較為熟練，但對(duì)無(wú)機(jī)含氧酸的掌握和應(yīng)用存在許多誤區(qū)和混淆之處。例如：同為第ⅤA族的N和P，其最高價(jià)含氧酸分別為HNO3和H3PO4，形式為什么存在差異？為什么H3BO3不是化學(xué)式表面看上去的三元酸，而是一元酸？為什么HClO4、HClO3、HClO2、HClO的酸性是依次減弱的？這些疑惑如果不能較好地解決，不但直接影響了學(xué)生在中學(xué)階段學(xué)習(xí)化學(xué)的信心，還會(huì)對(duì)一部分將來(lái)進(jìn)入高校繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)的學(xué)生造成思維上的定勢(shì)。究其原因，筆者認(rèn)為一是由于含氧酸的形式多變、規(guī)律復(fù)雜，二是由于教師授課時(shí)缺乏從更高層面對(duì)含氧酸的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)一性的解釋和歸納。本文擬從中心原子等價(jià)羥基化合物的角度，主要對(duì)元素周期表中前三周期主族元素的含氧酸，從形式、元和強(qiáng)度做出一些統(tǒng)一性的理解和總結(jié)，而對(duì)前三周期之外的主族元素對(duì)應(yīng)的含氧酸只做簡(jiǎn)略介紹。

為了研究方便，首先是對(duì)等價(jià)羥基化合物這一概念進(jìn)行說(shuō)明。本文暫定：含氧酸的中心原子結(jié)合與自身化合價(jià)相同數(shù)目的羥基而形成的一種暫時(shí)性的化合物稱(chēng)之為等價(jià)羥基化合物。如+7價(jià)的Cl對(duì)應(yīng)的等價(jià)羥基化合物為Cl（OH）7，+4價(jià)的S對(duì)應(yīng)的等價(jià)羥基化合物為S（OH）4。其次是說(shuō)明中心原子周?chē)碾娮訑?shù)的計(jì)算方法，即電子數(shù)等于該原子的主族序數(shù)+此時(shí)的化合價(jià)數(shù)。如Cl（OH）7的Cl周?chē)娮訑?shù)=7+7=14，而S（OH）4的S周?chē)娮訑?shù)=6+4=10，S（OH）6的S周?chē)娮訑?shù)=6+ 6=12。

1 含氧酸的形式

如果將許多等價(jià)羥基化合物和其實(shí)際含氧酸的化學(xué)式進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)：通常等價(jià)羥基化合物總是盡可能地向著中心原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的方向進(jìn)行演變[1]，而演變的方式通常為吸H2O或脫H2O。

1.1 脫水成酸

按照上述觀察經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)中心原子的最外層的電子數(shù)大于8時(shí)，該等價(jià)羥基化合物傾向于從羥基中脫去若干H2O，以達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在到達(dá)8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的脫水過(guò)程中，每?jī)蓚€(gè)羥基脫去一個(gè)H2O后剩余一個(gè)氧原子，該氧原子就和中心原子形成一個(gè)配位鍵，方向是中心原子指向氧原子。如表1所示：+5價(jià)P對(duì)應(yīng)的等價(jià)羥基化合物為P（OH）5，此時(shí)P的最外層電子數(shù)為10，比8多2個(gè)，只要脫去1個(gè)H2O以達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成1個(gè)P→O配位鍵，即其含氧酸為H3PO4。又如+6價(jià)S對(duì)應(yīng)的等價(jià)羥基化合物為S（OH）6，此時(shí)S的最外層電子數(shù)為12，比8多4個(gè)，就要脫去兩個(gè)H2O以達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成兩個(gè)S→O配位鍵，即其含氧酸為H2SO4。需要強(qiáng)調(diào)的是，按此方法得到的含氧酸的形式只是理論上的，實(shí)際的等價(jià)羥基化合物的脫水?dāng)?shù)目還要受到中心原子的氧化性的影響?？梢哉f(shuō)中心原子的氧化性越強(qiáng)，則對(duì)應(yīng)等價(jià)羥基化合物的脫水性越強(qiáng)。如表1所示：+5價(jià)N對(duì)應(yīng)的等價(jià)羥基化合物為N（OH）5，此時(shí)N的最外層電子數(shù)為10，比8多2個(gè)，理論上只要脫去1個(gè)H2O就達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成1個(gè)N→O配位鍵，化學(xué)式應(yīng)該為H3NO4。但是由于+5價(jià)N元素的氧化性過(guò)強(qiáng)，導(dǎo)致了還要在H3NO4的基礎(chǔ)上再脫去一個(gè)H2O，再形成一個(gè)N=O雙鍵，最終化學(xué)式是HNO3。注意，在理論上形成的含氧酸結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再繼續(xù)脫水的過(guò)程中，每額外脫去一個(gè)H2O則中心原子和氧原子就形成一個(gè)新的雙鍵，這樣仍能保證中心原子周?chē)３?電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。與+5價(jià)N有著相似推導(dǎo)原理的，還有+3價(jià)N所對(duì)應(yīng)的HNO2的形成，以及同周期+4價(jià)C所對(duì)應(yīng)的H2CO3的形成。

1.2 吸水成酸

同理，當(dāng)中心原子的最外層的電子數(shù)小于8時(shí)，該等價(jià)羥基化合物不但不脫水，反而傾向于從環(huán)境中吸收H2O以達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。此時(shí)每吸收一個(gè)H2O，就會(huì)貢獻(xiàn)給中心原子一個(gè)羥基，相應(yīng)地形成一根從氧原子指向該中心原子的配位鍵，等效于給中心原子增加了兩個(gè)電子，同時(shí)外圍多出一個(gè)能體現(xiàn)酸性的氫原子。如表1中+3價(jià)的B，對(duì)應(yīng)的等價(jià)羥基化合物為B（OH）3，此時(shí)B的最外層電子數(shù)為6，比8少2個(gè)，只有吸收1個(gè)H2O才達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成1個(gè)O→B的配位鍵，外圍多出一個(gè)可以體現(xiàn)酸性的氫原子，即其含氧酸應(yīng)該為H[B（OH）4]。與H[B（OH）4]的推導(dǎo)有著相同情況的，就是+3價(jià)Al所對(duì)應(yīng)的H[Al（OH）4]的形成。

1.3 同種元素不同價(jià)態(tài)成酸

對(duì)于常見(jiàn)的同種元素的不同價(jià)態(tài)所對(duì)應(yīng)含氧酸的形式，我們一樣可以用上述理論來(lái)推導(dǎo)和理解。如表1中的不同價(jià)的氯對(duì)應(yīng)的含氧酸的形成，氯元素形成含氧酸的正常價(jià)態(tài)有：+1、+3、+5、+7，其對(duì)應(yīng)的等價(jià)羥基化合物分別為：ClOH、Cl（OH）3、Cl（OH）5、Cl（OH）7，Cl中心的最外層電子數(shù)分別為：7+1=8、7+3=10、7+5=12、7+7=14，比8電子分別多出0、2、4、6個(gè)電子（或者說(shuō)分別多出0、1、2、3對(duì)電子），應(yīng)該分別脫去的水分子數(shù)為：0、1、2、3個(gè)，所以最終的含氧酸的形式分別為：HClO、HClO2、HClO3、HClO4，分別讀作次氯酸、亞氯酸、（正）氯酸和高氯酸。與此類(lèi)似的推導(dǎo)還有+4、+6價(jià)的S對(duì)應(yīng)的H2SO3和H2SO4，分別讀作亞硫酸和硫酸。+1、+3、+5價(jià)的P對(duì)應(yīng)的H3PO2、H3PO3、H3PO4，分別讀作次磷酸、亞磷酸和磷酸。

2 含氧酸的元

根據(jù)阿倫尼烏斯的酸堿理論，含氧酸的元在數(shù)值上等于一個(gè)該含氧酸分子實(shí)際可以電離出的H+的數(shù)目。如：HClO、H2SO4、H3PO4和H4SiO4就分別屬于一元酸、二元酸、三元酸和四元酸。

在變價(jià)元素對(duì)應(yīng)的一系列含氧酸中，其元通常是相等的。如：HClO、HClO2、HClO3、HClO4是一元酸，HNO3和HNO2也都是一元酸，H2SO3和H2SO4都是二元酸。但是注意H3PO4、H3PO3、H3PO2的元并不相等，而分別是三元、二元和一元。從表1中P元素的不同價(jià)態(tài)含氧酸的形成可知，理論上推導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)式應(yīng)該分別是三元、三元和二元。但由于P的還原性比較強(qiáng)，當(dāng)P周?chē)€存在一對(duì)孤電子對(duì)的時(shí)候，該孤電子對(duì)鄰近的羥基氧原子有很大的吸引力，容易引發(fā)分子內(nèi)重排，從而形成新的P→O配位鍵。此時(shí)能電離出酸性氫離子的只有羥基上的氫，所以最終分別是三元、二元和一元酸了。此例可做特例處理。

若要準(zhǔn)確判斷含氧酸的元，還必須要厘清表象和實(shí)際的區(qū)別。比如我們常常被H3BO3和H3AlO3的表象所迷惑，誤認(rèn)為它們都是三元酸。而從上文對(duì)H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]的形成分析以及表1中相應(yīng)的結(jié)構(gòu)式來(lái)看，H3BO3和H3AlO3只是一個(gè)暫時(shí)的過(guò)渡形式，它們還會(huì)分別再吸收一個(gè)H2O，能表現(xiàn)出酸性的氫只能是H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]最外圍的一個(gè)氫原子。并且實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]分別與足量NaOH反應(yīng)后生成的是Na[B（OH）4]和Na[Al（OH）4]，從這個(gè)意義上可以說(shuō)H3BO3和H3AlO3都不是酸，H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]才是真正的酸，而且都是一元酸。

3 含氧酸的酸性強(qiáng)弱

含氧酸的酸性強(qiáng)弱是指其分子電離出氫離子的難易程度，從定量的角度常用酸的電離平衡常數(shù)Ka1、Ka2、Ka3等來(lái)表示。學(xué)完元素周期律可知，非金屬元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性是同周期從左向右逐漸增強(qiáng)，同主族從上向下逐漸減弱，但缺乏對(duì)其他價(jià)態(tài)含氧酸酸性的歸納。若從等價(jià)羥基化合物的角度來(lái)分析，可以初步發(fā)現(xiàn)，通常理論上的脫水?dāng)?shù)越大，則酸性越強(qiáng)。若設(shè)中心原子為R，理論脫水?dāng)?shù)為X（X為正值時(shí)表現(xiàn)為脫水，X為負(fù)值時(shí)表現(xiàn)為吸水），則有一些如下的粗略規(guī)律[3]：

當(dāng)X=-1時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬弱堿或兩性（多數(shù)是兩性偏堿性的）。如Al（OH）3、Ga（OH）3等均屬兩性偏堿。

當(dāng)X=0時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬弱酸或兩性（由非金屬形成的含氧酸偏向弱酸）。如HClO、HBrO、HIO、H4SiO4等均屬弱酸。

當(dāng)X=1時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬中強(qiáng)酸。如HClO2、HBrO2、H2SO3、HNO2（實(shí)際脫水?dāng)?shù)為1）、H3PO4等屬于中強(qiáng)酸。

當(dāng)X=2時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬?gòu)?qiáng)酸。如HClO3、HBrO3、H2SO4、HNO3（實(shí)際脫水?dāng)?shù)為2）等均屬于強(qiáng)酸。

當(dāng)X=3時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬最強(qiáng)酸。如主族的HClO4和HBrO4均屬最強(qiáng)酸，同時(shí)第VIIB族+7價(jià)的Mn對(duì)應(yīng)的HMnO4也屬最強(qiáng)酸。這三種最強(qiáng)酸中數(shù)HClO4相對(duì)更強(qiáng)。

影響含氧酸的形式、元和強(qiáng)度的因素有很多，比如中心原子的電負(fù)性、氧化態(tài)、原子半徑和配位數(shù)等[4]。文中方法只適用于中學(xué)常見(jiàn)主族元素，不能生搬硬套，個(gè)別案例要具體分析其特殊情況才能定論。比如，同為第五周期的Sb、Te和I，其最高正價(jià)（分別為+5、+6和+7）的等價(jià)羥基化合物分別為Sb（OH）5、Te（OH）6和I（OH）7。按照文中方法，理論上應(yīng)分別脫去1個(gè)H2O、 2個(gè)H2O、3個(gè)H2O，形成H3SbO4、H2TeO4和HIO4，而實(shí)際上它們的含氧酸形式卻分別是H[Sb（OH）6]、H6TeO6和H5IO6。從形式上看，就好比是在理論含氧酸H3SbO4、H2TeO4和HIO4的基礎(chǔ)上分別吸收了2個(gè)H2O。其原因比較復(fù)雜，需要結(jié)合第五周期存在的空軌道以及空軌道和電子對(duì)的相互作用加以解釋?zhuān)@然已超出文中方法的范圍，可做特例處理。所以筆者特別強(qiáng)調(diào)：本文只是在形式上，從等價(jià)羥基化合物的演變角度，針對(duì)一定范圍主族元素含氧酸的幾類(lèi)易混淆問(wèn)題，作出的概括和解釋?zhuān)厝淮嬖谠S多瑕疵和漏洞。希望此文能拋磚引玉，引起同行關(guān)注中學(xué)化學(xué)中酸堿教學(xué)的方法和策略。

參考文獻(xiàn)：

[1]張勇.“八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)”理論助初中化學(xué)入門(mén)[J].科學(xué)教育，2011，（3）：69～70.

[2]郭子義.常見(jiàn)無(wú)機(jī)含氧酸結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度規(guī)律的周期性[J].化學(xué)教育，1983，（4）：1～6，50.

[3]莫昌嘉.化學(xué)的捷徑[M].北京：民族出版社，2002：55～56.

[4]北京師范大學(xué)，華中師范大學(xué)，南京師范大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室編.無(wú)機(jī)化學(xué)（下）（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1992：630.

2 含氧酸的元

根據(jù)阿倫尼烏斯的酸堿理論，含氧酸的元在數(shù)值上等于一個(gè)該含氧酸分子實(shí)際可以電離出的H+的數(shù)目。如：HClO、H2SO4、H3PO4和H4SiO4就分別屬于一元酸、二元酸、三元酸和四元酸。

在變價(jià)元素對(duì)應(yīng)的一系列含氧酸中，其元通常是相等的。如：HClO、HClO2、HClO3、HClO4是一元酸，HNO3和HNO2也都是一元酸，H2SO3和H2SO4都是二元酸。但是注意H3PO4、H3PO3、H3PO2的元并不相等，而分別是三元、二元和一元。從表1中P元素的不同價(jià)態(tài)含氧酸的形成可知，理論上推導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)式應(yīng)該分別是三元、三元和二元。但由于P的還原性比較強(qiáng)，當(dāng)P周?chē)€存在一對(duì)孤電子對(duì)的時(shí)候，該孤電子對(duì)鄰近的羥基氧原子有很大的吸引力，容易引發(fā)分子內(nèi)重排，從而形成新的P→O配位鍵。此時(shí)能電離出酸性氫離子的只有羥基上的氫，所以最終分別是三元、二元和一元酸了。此例可做特例處理。

若要準(zhǔn)確判斷含氧酸的元，還必須要厘清表象和實(shí)際的區(qū)別。比如我們常常被H3BO3和H3AlO3的表象所迷惑，誤認(rèn)為它們都是三元酸。而從上文對(duì)H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]的形成分析以及表1中相應(yīng)的結(jié)構(gòu)式來(lái)看，H3BO3和H3AlO3只是一個(gè)暫時(shí)的過(guò)渡形式，它們還會(huì)分別再吸收一個(gè)H2O，能表現(xiàn)出酸性的氫只能是H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]最外圍的一個(gè)氫原子。并且實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]分別與足量NaOH反應(yīng)后生成的是Na[B（OH）4]和Na[Al（OH）4]，從這個(gè)意義上可以說(shuō)H3BO3和H3AlO3都不是酸，H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]才是真正的酸，而且都是一元酸。

3 含氧酸的酸性強(qiáng)弱

含氧酸的酸性強(qiáng)弱是指其分子電離出氫離子的難易程度，從定量的角度常用酸的電離平衡常數(shù)Ka1、Ka2、Ka3等來(lái)表示。學(xué)完元素周期律可知，非金屬元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性是同周期從左向右逐漸增強(qiáng)，同主族從上向下逐漸減弱，但缺乏對(duì)其他價(jià)態(tài)含氧酸酸性的歸納。若從等價(jià)羥基化合物的角度來(lái)分析，可以初步發(fā)現(xiàn)，通常理論上的脫水?dāng)?shù)越大，則酸性越強(qiáng)。若設(shè)中心原子為R，理論脫水?dāng)?shù)為X（X為正值時(shí)表現(xiàn)為脫水，X為負(fù)值時(shí)表現(xiàn)為吸水），則有一些如下的粗略規(guī)律[3]：

當(dāng)X=-1時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬弱堿或兩性（多數(shù)是兩性偏堿性的）。如Al（OH）3、Ga（OH）3等均屬兩性偏堿。

當(dāng)X=0時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬弱酸或兩性（由非金屬形成的含氧酸偏向弱酸）。如HClO、HBrO、HIO、H4SiO4等均屬弱酸。

當(dāng)X=1時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬中強(qiáng)酸。如HClO2、HBrO2、H2SO3、HNO2（實(shí)際脫水?dāng)?shù)為1）、H3PO4等屬于中強(qiáng)酸。

當(dāng)X=2時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬?gòu)?qiáng)酸。如HClO3、HBrO3、H2SO4、HNO3（實(shí)際脫水?dāng)?shù)為2）等均屬于強(qiáng)酸。

當(dāng)X=3時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬最強(qiáng)酸。如主族的HClO4和HBrO4均屬最強(qiáng)酸，同時(shí)第VIIB族+7價(jià)的Mn對(duì)應(yīng)的HMnO4也屬最強(qiáng)酸。這三種最強(qiáng)酸中數(shù)HClO4相對(duì)更強(qiáng)。

影響含氧酸的形式、元和強(qiáng)度的因素有很多，比如中心原子的電負(fù)性、氧化態(tài)、原子半徑和配位數(shù)等[4]。文中方法只適用于中學(xué)常見(jiàn)主族元素，不能生搬硬套，個(gè)別案例要具體分析其特殊情況才能定論。比如，同為第五周期的Sb、Te和I，其最高正價(jià)（分別為+5、+6和+7）的等價(jià)羥基化合物分別為Sb（OH）5、Te（OH）6和I（OH）7。按照文中方法，理論上應(yīng)分別脫去1個(gè)H2O、 2個(gè)H2O、3個(gè)H2O，形成H3SbO4、H2TeO4和HIO4，而實(shí)際上它們的含氧酸形式卻分別是H[Sb（OH）6]、H6TeO6和H5IO6。從形式上看，就好比是在理論含氧酸H3SbO4、H2TeO4和HIO4的基礎(chǔ)上分別吸收了2個(gè)H2O。其原因比較復(fù)雜，需要結(jié)合第五周期存在的空軌道以及空軌道和電子對(duì)的相互作用加以解釋?zhuān)@然已超出文中方法的范圍，可做特例處理。所以筆者特別強(qiáng)調(diào)：本文只是在形式上，從等價(jià)羥基化合物的演變角度，針對(duì)一定范圍主族元素含氧酸的幾類(lèi)易混淆問(wèn)題，作出的概括和解釋?zhuān)厝淮嬖谠S多瑕疵和漏洞。希望此文能拋磚引玉，引起同行關(guān)注中學(xué)化學(xué)中酸堿教學(xué)的方法和策略。

參考文獻(xiàn)：

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[2]郭子義.常見(jiàn)無(wú)機(jī)含氧酸結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度規(guī)律的周期性[J].化學(xué)教育，1983，（4）：1～6，50.

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2 含氧酸的元

根據(jù)阿倫尼烏斯的酸堿理論，含氧酸的元在數(shù)值上等于一個(gè)該含氧酸分子實(shí)際可以電離出的H+的數(shù)目。如：HClO、H2SO4、H3PO4和H4SiO4就分別屬于一元酸、二元酸、三元酸和四元酸。

在變價(jià)元素對(duì)應(yīng)的一系列含氧酸中，其元通常是相等的。如：HClO、HClO2、HClO3、HClO4是一元酸，HNO3和HNO2也都是一元酸，H2SO3和H2SO4都是二元酸。但是注意H3PO4、H3PO3、H3PO2的元并不相等，而分別是三元、二元和一元。從表1中P元素的不同價(jià)態(tài)含氧酸的形成可知，理論上推導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)式應(yīng)該分別是三元、三元和二元。但由于P的還原性比較強(qiáng)，當(dāng)P周?chē)€存在一對(duì)孤電子對(duì)的時(shí)候，該孤電子對(duì)鄰近的羥基氧原子有很大的吸引力，容易引發(fā)分子內(nèi)重排，從而形成新的P→O配位鍵。此時(shí)能電離出酸性氫離子的只有羥基上的氫，所以最終分別是三元、二元和一元酸了。此例可做特例處理。

若要準(zhǔn)確判斷含氧酸的元，還必須要厘清表象和實(shí)際的區(qū)別。比如我們常常被H3BO3和H3AlO3的表象所迷惑，誤認(rèn)為它們都是三元酸。而從上文對(duì)H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]的形成分析以及表1中相應(yīng)的結(jié)構(gòu)式來(lái)看，H3BO3和H3AlO3只是一個(gè)暫時(shí)的過(guò)渡形式，它們還會(huì)分別再吸收一個(gè)H2O，能表現(xiàn)出酸性的氫只能是H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]最外圍的一個(gè)氫原子。并且實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]分別與足量NaOH反應(yīng)后生成的是Na[B（OH）4]和Na[Al（OH）4]，從這個(gè)意義上可以說(shuō)H3BO3和H3AlO3都不是酸，H[B（OH）4]和H[Al（OH）4]才是真正的酸，而且都是一元酸。

3 含氧酸的酸性強(qiáng)弱

含氧酸的酸性強(qiáng)弱是指其分子電離出氫離子的難易程度，從定量的角度常用酸的電離平衡常數(shù)Ka1、Ka2、Ka3等來(lái)表示。學(xué)完元素周期律可知，非金屬元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的酸性是同周期從左向右逐漸增強(qiáng)，同主族從上向下逐漸減弱，但缺乏對(duì)其他價(jià)態(tài)含氧酸酸性的歸納。若從等價(jià)羥基化合物的角度來(lái)分析，可以初步發(fā)現(xiàn)，通常理論上的脫水?dāng)?shù)越大，則酸性越強(qiáng)。若設(shè)中心原子為R，理論脫水?dāng)?shù)為X（X為正值時(shí)表現(xiàn)為脫水，X為負(fù)值時(shí)表現(xiàn)為吸水），則有一些如下的粗略規(guī)律[3]：

當(dāng)X=-1時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬弱堿或兩性（多數(shù)是兩性偏堿性的）。如Al（OH）3、Ga（OH）3等均屬兩性偏堿。

當(dāng)X=0時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬弱酸或兩性（由非金屬形成的含氧酸偏向弱酸）。如HClO、HBrO、HIO、H4SiO4等均屬弱酸。

當(dāng)X=1時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬中強(qiáng)酸。如HClO2、HBrO2、H2SO3、HNO2（實(shí)際脫水?dāng)?shù)為1）、H3PO4等屬于中強(qiáng)酸。

當(dāng)X=2時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬?gòu)?qiáng)酸。如HClO3、HBrO3、H2SO4、HNO3（實(shí)際脫水?dāng)?shù)為2）等均屬于強(qiáng)酸。

當(dāng)X=3時(shí)，R的該價(jià)態(tài)下的氧化物所對(duì)應(yīng)的水化物屬最強(qiáng)酸。如主族的HClO4和HBrO4均屬最強(qiáng)酸，同時(shí)第VIIB族+7價(jià)的Mn對(duì)應(yīng)的HMnO4也屬最強(qiáng)酸。這三種最強(qiáng)酸中數(shù)HClO4相對(duì)更強(qiáng)。

影響含氧酸的形式、元和強(qiáng)度的因素有很多，比如中心原子的電負(fù)性、氧化態(tài)、原子半徑和配位數(shù)等[4]。文中方法只適用于中學(xué)常見(jiàn)主族元素，不能生搬硬套，個(gè)別案例要具體分析其特殊情況才能定論。比如，同為第五周期的Sb、Te和I，其最高正價(jià)（分別為+5、+6和+7）的等價(jià)羥基化合物分別為Sb（OH）5、Te（OH）6和I（OH）7。按照文中方法，理論上應(yīng)分別脫去1個(gè)H2O、 2個(gè)H2O、3個(gè)H2O，形成H3SbO4、H2TeO4和HIO4，而實(shí)際上它們的含氧酸形式卻分別是H[Sb（OH）6]、H6TeO6和H5IO6。從形式上看，就好比是在理論含氧酸H3SbO4、H2TeO4和HIO4的基礎(chǔ)上分別吸收了2個(gè)H2O。其原因比較復(fù)雜，需要結(jié)合第五周期存在的空軌道以及空軌道和電子對(duì)的相互作用加以解釋?zhuān)@然已超出文中方法的范圍，可做特例處理。所以筆者特別強(qiáng)調(diào)：本文只是在形式上，從等價(jià)羥基化合物的演變角度，針對(duì)一定范圍主族元素含氧酸的幾類(lèi)易混淆問(wèn)題，作出的概括和解釋?zhuān)厝淮嬖谠S多瑕疵和漏洞。希望此文能拋磚引玉，引起同行關(guān)注中學(xué)化學(xué)中酸堿教學(xué)的方法和策略。

參考文獻(xiàn)：

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[3]莫昌嘉.化學(xué)的捷徑[M].北京：民族出版社，2002：55～56.

[4]北京師范大學(xué)，華中師范大學(xué)，南京師范大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室編.無(wú)機(jī)化學(xué)（下）（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1992：630.