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金属汞和硫单质为何易于反应生成化合物?

时间:2023-07-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:硫单质与铁粉的化合反应需要加热引发;与铜的反应往往先将硫单质加热为蒸气,再将铜丝伸入硫蒸气中。硫单质与活泼性较差的汞却在常温下就能化合,但比硫单质活泼的氧气又不易与汞反应,这是什么原因呢?软金属汞则易与软碱S2-形成较为稳定的硫化汞。

金属汞和硫单质为何易于反应生成化合物?

硫单质与铁粉的化合反应需要加热引发;与铜的反应往往先将硫单质加热为蒸气,再将铜丝伸入硫蒸气中。硫单质与活泼性较差的汞却在常温下就能化合,但比硫单质活泼的氧气又不易与汞反应,这是什么原因呢?

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实验室处理洒落的汞的方法之一就是基于这种性质的转化法,对洒落在角落中难以收集的微量汞,可用硫粉覆盖在散失汞粒的区域,使汞与硫化合生成毒性较小的硫化汞,再加以清除。

用“结构决定性质”的观念分析和研究汞与铁、铜等金属的原子结构差异。汞处于第6周期ⅡB族,与处于第4周期的铁和铜相比,汞的核外电子层数更多,半径更大,电子云的可变形程度更大,按照软硬酸碱理论,汞离子属于软酸。硫与氧相比核外电子层数更多,半径更大,电子云的可变形程度大,按照软硬酸碱理论,硫离子属于软碱。(www.xing528.com)

1963年,美国的拉尔夫·皮尔逊在研究配合物稳定性的基础上把路易斯酸碱系统地划分为软、硬和交界三大类,提出“硬亲硬,软亲软,硬软交界不分亲近”的规则,简称HSAB(Hard and Soft Acids and Bases)原则,即硬酸优先和硬碱结合成稳定的化合物,软酸优先和软碱结合成稳定的化合物,而软酸和硬碱、软碱和硬酸不能生成稳定的化合物,至于交界酸碱,不论对方是软或硬,所生成的酸碱配合物稳定性差别不大。

作为电子对接受体的路易斯酸中,接受电子的原子体积小,正电荷高,极化率低,电负性高,不易变形,即对外层电子吸引力很强的称为硬酸;反之,接受电子的原子体积大,正电荷低,极化率高,电负性低,易变形,即对外层电子吸引力弱的称为软酸;介于两者之间的为交界酸。作为电子对给予体的路易斯碱中,给出电子的原子极化率低,电负性高,难氧化,不易变形,即对外层电子吸引力强的称为硬碱;反之,给出电子的原子极化率高,电负性低,易氧化,易变形,即对外层电子吸引力弱的称为软碱,介于两者之间的称为交界碱。软金属汞则易与软碱S2-形成较为稳定的硫化汞。此外汞在常温下呈液态,能和硫充分接触,在一定程度上增大了反应速率。

HSAB规则是个简单而又易掌握的规则,它还可用于萃取剂选择的研究、生物体内微量元素生理作用的研究、常温下固氮的研究等。但是,它没有定量或半定量的标准,还是个定性规则,而且对某些问题的解释还与事实不符。

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