多酸化學(xué)?通常多酸中的配原子以最高氧化態(tài)形式存在,具有氧化性。多酸可以經(jīng)歷多電子還原而不改變其結(jié)構(gòu),還可以加氫或脫氧形成混合價(jià)化合物,催化過(guò)程通過(guò)電子傳遞或氫和氧的轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)具有酸性和氧化性,可作為酸和氧化的雙功能催化劑,多酸可與其他金屬取代形成取代型雜多酸化合物,通過(guò)有目的選擇組成元素來(lái)調(diào)節(jié)多酸的各種性質(zhì)。那么,多酸化學(xué)?一起來(lái)了解一下吧。
無(wú)機(jī)化學(xué)的分支,如果你在教育網(wǎng),下面鏈接即是:
http://ckrd.cnki.net/grid20/detail.aspx?dbname=CJFD2007&filename=DXHX200701016&filetitle=%e5%a4%9a%e9%85%b8%e5%8c%96%e5%ad%a6%e7%ae%80%e5%8f%b2
【多酸簡(jiǎn)介】
是指一些前過(guò)渡元素(Mo,W,V,Nb,Ta等),以 MOx(x值一般為6)為單元通過(guò)共角、共邊(偶爾共面)氧聯(lián)結(jié)縮聚成多金屬氧酸化合物,即多酸化合物,更廣義地稱為金屬-氧簇化合物(Metal-oxygen Clusters)。對(duì)于同多陰離子而言,M可以是其中一種或幾種混合,M一般稱(配原子)。對(duì)雜多陰離子也是一樣,只是M可以被其他金屬部分取代,另外雜多陰離子中還存在雜原子,周期表中大部分元素均可作為雜原子,因而雜多陰離子的種類很多,數(shù)目巨大。一般而言,多陰離子的結(jié)構(gòu)是由通常處于最高氧化態(tài)(即d0,偶爾也有d1)的前過(guò)渡元素,以近八面體為基礎(chǔ)。而后,通過(guò)共用氧原子,形成一類共角,共邊和共面(極少)的結(jié)構(gòu)獨(dú)特的多核配合物。在了解了MO6八面體及八面體之間的連接方式之后,由這些結(jié)構(gòu)單元就組成了多氧陰離子。
【多酸分類】
同多酸 [MmOy]z-
雜多酸 [XxMmOy]z-
M=W, Mo, V, Nb, Ta 等,配原子
X 周期表中有70多種元素可以作為雜原子
Eg. [Co4P2W18O70H4]10- 第二雜原子
[PW11Ti(η-C5H5)O39]4- 連帶配體的雜原子
【多酸常見(jiàn)結(jié)構(gòu)】
1. Lindqvist 結(jié)構(gòu) (M6O19六聚物):對(duì)六聚酸中的每一個(gè)金屬而言周圍都有6個(gè)配位氧原子,將相鄰的氧原子聯(lián)結(jié)起來(lái)就是一個(gè)八面體。
多金屬氧酸鹽(Polyoxometalates,POMs)是一類由前過(guò)渡金屬離子通過(guò)氧連接形成的多金屬氧簇化合物。主要包含V、Nb、Ta、Mo、W等高價(jià)態(tài)前過(guò)渡金屬,其形成金屬—氧簇陰離子。多酸化學(xué)作為一個(gè)學(xué)科,研究這些化合物的組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。
1826年,J. Berzerius成功合成第一個(gè)雜多酸(NH4)3PMo12O40·H20,標(biāo)志著多酸化學(xué)研究的新時(shí)代開啟。
1864年,C. Marignac合成了第一個(gè)雜多酸鹽—鎢硅酸,通過(guò)化學(xué)分析確定其組成,多酸化學(xué)研究邁入新階段。
1893年,Werner在前人工作基礎(chǔ)上,提出配位理論,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
1908年,Miolati-Rosenheim學(xué)說(shuō)指出,不論含鋁還是含鎢系列多酸陰離子,均可形成M2O7離子。
1929年,Pauhng提出12系列多酸結(jié)構(gòu)的三維模式,推動(dòng)多酸化學(xué)發(fā)展。
1933年,英國(guó)物理學(xué)家J.F.Keggin提出著名的Keggin結(jié)構(gòu),成為多酸歷史上的里程碑。
1937年,Anderson等人提出Anderson結(jié)構(gòu),即六個(gè)在同一平面上的金屬M(fèi)O6八面體圍繞一個(gè)雜原子的八面體。1948年,該結(jié)構(gòu)被Evans證實(shí)。
1945年,Wells提出2:18系列多酸化合物結(jié)構(gòu)。
1. (M6O19六聚物):對(duì)六聚酸中的每一個(gè)金屬而言周圍都有6個(gè)配位氧原子,將相鄰的氧原子聯(lián)結(jié)起來(lái)就是一個(gè)八面體。六聚結(jié)構(gòu)由六個(gè)八面體通過(guò)共邊、共角相聯(lián),構(gòu)成多面體模型。
2. [W10O32]4- (十聚鎢酸)
制備:5H2W6O19+H2O→ 3H4W10O32 條件:pH 1~4, 有機(jī)溶劑(如HCN,CH3COCH3)
3. Keggin結(jié)構(gòu)(XM12O40 X為雜原子)
α-Keggin 結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)單元:M3O13
4個(gè)M3O13通過(guò)共角相連圍繞中心雜原子構(gòu)成四面體,其中每個(gè)金屬的兩個(gè)OB分別與分屬于兩個(gè)M3O13的M相連,構(gòu)成α-Keggin 結(jié)構(gòu),所有的金屬原子都一樣,只有一種(12個(gè)M)
4. Dawson 結(jié)構(gòu) (X2M18O62 X雜原子)
5. 缺位結(jié)構(gòu) (XM11及(XM11)2,X2M17及(X2M17)2 )
通過(guò)Keggin和Dawson結(jié)構(gòu)加入控制量的堿可得到缺位型多酸
6. Silverton 結(jié)構(gòu) (XM12O42,化合價(jià)為+4的Ce、Th、Np、U可形成XMo12O42)
7. Waugh 結(jié)構(gòu) (XM9O32,如當(dāng)M=Mo時(shí),X=Ni4+,Mn4+等)
8. Anderson 結(jié)構(gòu) (XMo6O24)
9. Keggin 衍生結(jié)構(gòu) (XM9O32)
多酸包括磷酸、硫酸、硅酸以及草酸等多種類型。以下是關(guān)于這些多酸的簡(jiǎn)要介紹:
磷酸:
是一種常見(jiàn)的多酸,存在于許多生物體內(nèi),參與多種代謝過(guò)程。
是能量?jī)?chǔ)存、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)等重要生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。
在工業(yè)上,磷酸是磷肥、洗滌劑、染料等的重要原料。
硫酸:
具有強(qiáng)氧化性和腐蝕性,廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、工業(yè)制造、醫(yī)藥和食品工業(yè)等領(lǐng)域。
用于制造染料、紙漿等工業(yè)原料,具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性。
溶于水會(huì)放出大量熱量,使用時(shí)需注意安全防護(hù)。
硅酸:
是一種弱酸,存在于天然水體中,具有多種工業(yè)用途。
用于制造玻璃、陶瓷等,還可以用于制造硅膠、制備其它化學(xué)物質(zhì)。
在醫(yī)藥和食品領(lǐng)域也有應(yīng)用,如作為藥物或食品添加劑。
草酸:
具有獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),可能用于某些特定的化學(xué)反應(yīng)或工業(yè)生產(chǎn)中。
注意:多酸種類繁多,各自具有獨(dú)特的性質(zhì)和用途。在實(shí)際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇和使用。
以上就是多酸化學(xué)的全部?jī)?nèi)容,1. (M6O19六聚物):對(duì)六聚酸中的每一個(gè)金屬而言周圍都有6個(gè)配位氧原子,將相鄰的氧原子聯(lián)結(jié)起來(lái)就是一個(gè)八面體。六聚結(jié)構(gòu)由六個(gè)八面體通過(guò)共邊、共角相聯(lián),構(gòu)成多面體模型。內(nèi)容來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng),信息真?zhèn)涡枳孕斜鎰e。如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。