酸酐

化学物质

酸酐(Anhydrides)简称酐,一般是指某含氧酸脱去一分子水或几分子水,所剩下的部分。只有含氧酸才有酸酐,无氧酸是没有酸酐的。 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 吸 电子效应 的影响,使另一个酰[xiān]基 碳 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脱水缩合而成。例如碳(酸)酐即 二氧化碳 CO2、硝(酸)酐即 五氧化二氮 N2O5。(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 (CH3COOH)脱水形成 乙酸酐 (C4H6O3,(CH3CO)2O),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 酐

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):5H₂SO₄ +4KMnO₄ → 2K₂SO₄ + Mn₂(SO₄)₃ + Mn₂O7 +5H₂O +2O₂↑。Mn₂O7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