有没有大佬详细讲解一下软硬酸碱理论?

有没有大佬详细讲解一下软硬酸碱理论?

感谢二位( @蓝楠、 @轩孤云 )邀请,因为已经是个老生常谈的问题,我倾向于只为前面已经有人回答的基础上增加自己的理解。

软硬酸碱理论其“软硬”,如今看起来真的其实和弹簧一模一样,其“酸碱”,自然是Lewis酸碱理论框架下的,电子的acceptor和donor。

首先,电负性是一阶导数,就像弹簧里面的力。如同弹簧牵引一样地,电负性强的原子吸引电子能力强。

其次,化学硬度是二阶导数,就像弹簧的劲度系数。如同能量受电子数量变化敏感程度/原子改变自身电子数的可接受程度那样地,弹性势能二阶导自然是弹簧的软硬,也决定弹簧的振动频率,化学硬度/软度也和可极化程度相关(不知道有没有人有时间有心情能否算一个Hardness dependent Drude plasma frequency来看看)。

实际上,化学反应中分子不同位置对电子数量改变的响应(response)难免是不一样的,所以我们利用Fukui函数 就可以找到相对于全局化学硬度/软度(softness, )的,局部化学硬度/软度 。

尽管我忘记了怎么在这个里面算 ,但是仍然可以从涨落来说这件事。根据涨落-耗散定理,涨落越大,则体系对外场扰动越敏感,对于局部化学软度 有:

实际上还有更多的关于响应的性质,部分讨论在Density functional perturbation theory(DFPT, https://www.materialscloud.org/learn/data/learn/files/zoyyaltuHSOM/QESB09_DFPT_Baroni.pdf),以上关于软硬酸碱部分请好文共赏:pnas00360-0009.pdf (nih.gov)

如果要问到为什么“硬亲硬,软亲软”,则实际上在努力尽可能实现“要么最大化静电相互作用(离子键),要么最大化共价相互作用(共价键),以获得最大的energy drop”,这其实对应于Klopman的反应能量变化公式的两种贡献,(请见下面引用的回答中的公式)。

其余的请在知乎上搜索,因为类似的问题已经不少了,也已经有漂亮的答案,例如:

其实后来发现“能量关于电子数量的导数”其实并不是很好的定义,因为discontinuity。但是在经典的密度泛函理论里又能很好定义。我们知道每个共价键都是原子拔河争夺电子的结果,那么“争夺电子的力”如何算准就很重要,再往下也就快牵扯到Hubbard model了——黑话来说就是相邻原子Hopping项和on-site项的“端水”model。

1D Hubbard model:

标签:软硬,大佬,酸碱,化学,无机化学,结构化学,酸碱理论,配位化学