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酸酐

酸酐(Acid Anhydridce)简称酐,一般是指酸类缩水而成的化合物,是一种由酸缩水而成的氧化物。许多酸酐能再与水作用而成原来的酸,根据酸的性质可分为:无机酸的酸酐,如三氧化硫有机酸的酸酐,即由两个一元酸分子或一个二元酸分子缩水而成的化合物,如醋(酸)酐、邻苯二甲酸酐等;另外羧酸和氯甲酸、乙酯作用生成的化合物,称混合酸酐。在酸酐中由于酰基电子效应的影响,使另一个基的正性增强,因此也可以发生水解醇解和氨解反应。

酸酐可以分为简单酸酐(即二个R是相同的)、混合酸酐(即二个R是不相同的)和内酐(是二元羧酸分子内失水生成的酸酐)。其命名是按照相应的羧酸来进行。

酸酐又可分为低级酸酐、高级酸酐。低级酸酐是无色液体,具有使人不愉快的气味,沸点比相应的羧酸高。例如乙酸酐沸点为140℃,而乙酸沸点为118℃。高级酸酐为固体。酸酐中最重要的是乙酸酐和邻苯二甲酸酐(沸点284.5℃)。

定义

一般无机酸是一分子的该酸,直接失去一分子的水就形成该酸的酸酐,其酸酐中决定酸性的元素的化合价不变。而有机酸是两分子该酸或多分子该酸通过分子间的脱水反应而形成的。只有含氧酸才有酸酐。氢酸是没有酸酐的。

酸酐一般可看作是由酸脱水而成的氧化物(有机酸的酸酐不属于氧化物)。许多能再与水作用而成原来的酸。根据酸的性质可分为:(1)无机酸的酸酐,由一个或两个酸分子缩水而成。例如碳(酸)酐即二氧化碳、硝(酸)酐即五氧化二氮。(2)有机酸的酸酐,由两个一元酸分子或一个二元酸分子缩水而成的化合物,虽不是氧化物,也称酸酐。例如乙(酸)酐、邻苯二甲酸酐等。

含氧酸酐

“酸酐就是酸性氧化物”这句话在一定范围内是对的。酸酐是酸脱水形成的,而酸性氧化物是与碱反应生成盐和水的氧化物,从概念上看,二者是不可等同的。在无机化学中酸酐是酸脱水形成的,且绝大多数为氧化物,所以二者可以等同,但有机化学中,很多有机酸脱水后都不是氧化物,如:食用醋酸脱水形成乙酸酐,所以也就不可能是酸性氧化物了。

常见酸的酸酐:

硫酸→ SO3

亚硫酸二氧化硫

碳酸→CO2

H3PO4→五氧化二磷

硝酸五氧化二氮

HNO2→三氧化二氮

CH3COOH→(CH3CO)2O

亚磷酸→P2O3

如何确定含氧酸的酸酐

无机酸中非金属的同价态氧化物就是含氧酸的酸酐了。例如,碳酸中碳的化合价是+4,那么它的酸酐就是二氧化碳

有机酸可以用去掉水的方法,就是先在酸前面加上化学计量数把氢离子配成偶数(原先是偶数就不用了)再去掉一个或几个H2O。例如:CH3COOH(数字为下标,下同)中只有1个氢离子先在前面加上化学计量数2,再去掉一个H2O,得到的(CH3CO)2O就是它的酸酐了;同样道理,如果有3个氢离子,就加上化学计量数2,再去掉3个水。

氧化铝就是Al(OH)3脱水生成的,因为氢氧化铝可以写成HAlO2·H2O(偏铝酸),而脱了水就是氧化铝{2HAlO2·H2O=Al2O3·2H2O(脱水)→Al2O3}。

用途

理论上来说,酸酐与水反应可以得到相应的酸。

注意:并不是所有酸酐都会与水结合生成酸的。比如醋酸的酸酐,分子间“脱”去了水,而“脱”去的水是不可能直接把水“安”回去就能复原的。

SiO2也是这个道理。H4SiO4是原硅酸[Si(OH)4],而不是硅酸。硅酸是H2SiO3,所以脱去水是SiO2。

H4SiO4的酸酐也是SiO2,因为H4SiO4就等效于H2SiO3·H2O,结合的水是“外挂”上去的,可以直接脱去不用管。就和硫酸铝钾KAl(SO4)2·12H2O,那个结合水是可以直接省略掉。虽然在化学式中,但是只是一个“外挂”,相当于穿了件衣服而已。

注意事项

醋酸酐酸缩去水而成的化合物,如一个碳酸分子(H₂CO₃)缩去一分子水(H₂O)剩下的二氧化碳(CO₂)就是碳酸酐。两个醋分子(CH₃COOH)缩去一分子水(H₂O)剩下的(CH₃CO)2O就是乙酸酐

醋酸酐不属于氧化物

硅酸

硅酸酸酐:二氧化硅(SiO₂)。

二氧化硅不与水反应,即与水接触不生成硅酸,但人为规定二氧化硅为硅酸的酸酐。

七氧化二锰

高锰酸酐:七氧化二锰(Mn₂O7)

KMnO₄(高锰酸钾)和冷的硫酸作用生成暗绿色的油状七氧化二锰(Mn₂O7):2KMnO₄+H₂SO₄====Mn₂O7+K₂SO₄+H₂OMn₂O7遇有机化合物即燃烧,受热爆炸分解,常温下缓慢放出O2(氧气)转化为MnO2(二氧化锰),分解时也会产生少量臭氧。

参考资料