多酸化學?通常多酸中的配原子以最高氧化態形式存在,具有氧化性。多酸可以經歷多電子還原而不改變其結構,還可以加氫或脫氧形成混合價化合物,催化過程通過電子傳遞或氫和氧的轉移來實現。同時具有酸性和氧化性,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,通過有目的選擇組成元素來調節多酸的各種性質。那么,多酸化學?一起來了解一下吧。
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【多酸簡介】
是指一些前過渡元素(Mo,W,V,Nb,Ta等),以 MOx(x值一般為6)為單元通過共角、共邊(偶爾共面)氧聯結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,數目巨大。一般而言,多陰離子的結構是由通常處于最高氧化態(即d0,偶爾也有d1)的前過渡元素,以近八面體為基礎。而后,通過共用氧原子,形成一類共角,共邊和共面(極少)的結構獨特的多核配合物。在了解了MO6八面體及八面體之間的連接方式之后,由這些結構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
【多酸常見結構】
1. Lindqvist 結構 (M6O19六聚物):對六聚酸中的每一個金屬而言周圍都有6個配位氧原子,將相鄰的氧原子聯結起來就是一個八面體。
多金屬氧酸鹽(Polyoxometalates,POMs)是一類由前過渡金屬離子通過氧連接形成的多金屬氧簇化合物。主要包含V、Nb、Ta、Mo、W等高價態前過渡金屬,其形成金屬—氧簇陰離子。多酸化學作為一個學科,研究這些化合物的組成、結構及性質。
1826年,J. Berzerius成功合成第一個雜多酸(NH4)3PMo12O40·H20,標志著多酸化學研究的新時代開啟。
1864年,C. Marignac合成了第一個雜多酸鹽—鎢硅酸,通過化學分析確定其組成,多酸化學研究邁入新階段。
1893年,Werner在前人工作基礎上,提出配位理論,并進行實驗驗證。
1908年,Miolati-Rosenheim學說指出,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系列多酸結構的三維模式,推動多酸化學發展。
1933年,英國物理學家J.F.Keggin提出著名的Keggin結構,成為多酸歷史上的里程碑。
1937年,Anderson等人提出Anderson結構,即六個在同一平面上的金屬MO6八面體圍繞一個雜原子的八面體。1948年,該結構被Evans證實。
1945年,Wells提出2:18系列多酸化合物結構。
1. (M6O19六聚物):對六聚酸中的每一個金屬而言周圍都有6個配位氧原子,將相鄰的氧原子聯結起來就是一個八面體。六聚結構由六個八面體通過共邊、共角相聯,構成多面體模型。
2. [W10O32]4- (十聚鎢酸)
制備:5H2W6O19+H2O→ 3H4W10O32 條件:pH 1~4, 有機溶劑(如HCN,CH3COCH3)
3. Keggin結構(XM12O40 X為雜原子)
α-Keggin 結構,結構單元:M3O13
4個M3O13通過共角相連圍繞中心雜原子構成四面體,其中每個金屬的兩個OB分別與分屬于兩個M3O13的M相連,構成α-Keggin 結構,所有的金屬原子都一樣,只有一種(12個M)
4. Dawson 結構 (X2M18O62 X雜原子)
5. 缺位結構 (XM11及(XM11)2,X2M17及(X2M17)2 )
通過Keggin和Dawson結構加入控制量的堿可得到缺位型多酸
6. Silverton 結構 (XM12O42,化合價為+4的Ce、Th、Np、U可形成XMo12O42)
7. Waugh 結構 (XM9O32,如當M=Mo時,X=Ni4+,Mn4+等)
8. Anderson 結構 (XMo6O24)
9. Keggin 衍生結構 (XM9O32)
多酸包括磷酸、硫酸、硅酸以及草酸等多種類型。以下是關于這些多酸的簡要介紹:
磷酸:
是一種常見的多酸,存在于許多生物體內,參與多種代謝過程。
是能量儲存、細胞膜結構等重要生命活動的物質基礎。
在工業上,磷酸是磷肥、洗滌劑、染料等的重要原料。
硫酸:
具有強氧化性和腐蝕性,廣泛應用于化學工業、工業制造、醫藥和食品工業等領域。
用于制造染料、紙漿等工業原料,具有很高的化學穩定性。
溶于水會放出大量熱量,使用時需注意安全防護。
硅酸:
是一種弱酸,存在于天然水體中,具有多種工業用途。
用于制造玻璃、陶瓷等,還可以用于制造硅膠、制備其它化學物質。
在醫藥和食品領域也有應用,如作為藥物或食品添加劑。
草酸:
具有獨特的化學性質,可能用于某些特定的化學反應或工業生產中。
注意:多酸種類繁多,各自具有獨特的性質和用途。在實際應用中,需要根據具體情況進行選擇和使用。
以上就是多酸化學的全部內容,1. (M6O19六聚物):對六聚酸中的每一個金屬而言周圍都有6個配位氧原子,將相鄰的氧原子聯結起來就是一個八面體。六聚結構由六個八面體通過共邊、共角相聯,構成多面體模型。內容來源于互聯網,信息真偽需自行辨別。如有侵權請聯系刪除。