为什么磷化氢分子碱性比氨气弱?
磷化氢分子碱性比氨气弱的原因:
1,氮的电负性大于磷。
2,NH4+可在水溶液中稳定存在,而PH3与卤化氢HX反应产生的PH4X极易水解,水溶液中不存在PH4+
3,由于H+没有电子可以反馈给磷原子的空d轨道,且磷原子半径较大,所以PH3与H+的结合能力较NH3与H+的结合能力弱。
我想了大半天的时间,都没有找到合适的答案。只能写下如下的想法,请楼主考虑:
首先,在水中,磷化氢(PH3)的碱性比氨(NH3)弱,是实验事实。我们只能对此进行解释,而不能去改变这个事实。这个事实,是由很多因素,通过相互作用,最后达到和谐(妥协)的结果。
比如从电负性上考虑,N的电负性大,于是N-H的键电子对更靠近N的原子核,但由于这种靠近,导致了键电子对(有3个哟)和孤对电子对的排斥,于是N的孤对电子会离开N核稍微远一些;反过来,这个孤对电子对将正常的sp3杂化后形成的3个键对电子对的空间排布压缩了(排斥的结果),于是NH3的键角小于109度28分;P的电负性低于N(但是高于H),P对孤对电子的束缚也变小,于是P的孤对电子对可以在离核更远的地方运动,但是由于P-H键对电子对对于孤对电子的排斥减小(另外3个P-H也离得远一些了,部分原因是P的半径增加了),于是P的孤对电子对反而可以相对离核更近一些,而综合的结果是P的孤对离核更远,毕竟是主量子数决定电子的远近;
从原子半径上考虑,P的半径大,而其孤对电子对相对在一个大的范围内运动,于是对于P而言,很难集中电子到一个确定的方向和区域上,去接纳H(+)离子。
从成键能力上看,量子计算表明,2p轨道的能力高于3p轨道。(但并不是说3p轨道的元素就不能够做为配体,PR3不仅可以做配体,而且是很强的配体,这和3d轨道的参与有关。和本文暂时无关,略)
所以综合的结果,就是NH3 的碱性(此处指的是和H+的结合力)更强。
从实验事实上看,酸性 HI > HBr ~ HCl > HF, H2Te > H2Se ~ H2S >> H2O,和碱性 NH3 > PH3,于是总结为,对非金属而言,同主族的简单氢化物的酸性由上到下是增强的。而 NH3和PH3 符合这个规律。
从这种简单的酸碱理论基础上,又有两个延伸:(1)Lewis 酸碱理论,这个是依靠电子对的得失来定义酸碱的:提供电子对的物质是碱,接受电子对的是酸;所以Na+/Al3+等都是碱;于是酸碱的范围不再局限于是否有H+或者OH-,而是扩大到几乎整个周期表;(2)软硬酸碱理论。NH3/H2O/HF/HCl 和 Na+/Ag+/Mg2+ 等属于“硬”,而PH3/H2S/Fe2+/Hg2+ 等归为“软”类。