淺析多元弱堿陽(yáng)離子的水解產(chǎn)物

戴美珍+陳曦

多元弱堿的陽(yáng)離子水解過(guò)程較為復(fù)雜，一般寫成一步水解，而實(shí)際上多元弱堿的陽(yáng)離子也是分步水解的。不同的多元弱堿金屬陽(yáng)離子的水解產(chǎn)物類型大致有以下幾種。

1. 堿式鹽

這是大多數(shù)無(wú)機(jī)鹽水解后最常見的情況。如：

SnCl2＋H2OSn(OH)Cl↓＋3HCl

MgCl2·6H2O△

Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O

2.氫氧化物

一些金屬鹽如氯化鋁、氯化鐵在加熱條件下可促進(jìn)水解完成，得到的最終產(chǎn)物是氫氧化物。如：

AlCl3+3H2O△Al(OH)3+3HCl

3.含氧酸或含水氧化物

如：SnCl4+3H2O△H2SnO3+4HCl

水解后所產(chǎn)生的含氧酸，有些可認(rèn)為是相應(yīng)氧化物的水合物，H2SnO3可認(rèn)為是SnO2·H2O。

金屬陽(yáng)離子在溶液中都是以水合陽(yáng)離子形式存在，上述陽(yáng)離子水解產(chǎn)物類型上的差別及順序，主要是因?yàn)榻饘訇?yáng)離子對(duì)配位水分子［M(OH2)x］n+極化作用增強(qiáng)而引起的。低價(jià)金屬離子水解產(chǎn)物一般為堿式鹽，高價(jià)金屬離子水解產(chǎn)物一般為氫氧化物或含水氧化物，離子極化作用越強(qiáng)則該離子（高電荷和較小的離子半徑）在水中就易水解。除結(jié)構(gòu)因素影響水解反應(yīng)外，溫度對(duì)水解反應(yīng)的影響較大，是主要的外因，溫度升高時(shí)水解加劇。當(dāng)水解反應(yīng)伴隨其他反應(yīng)而使產(chǎn)物復(fù)雜化，如配合、聚合反應(yīng)等。

4.配合與聚合

一些水解產(chǎn)物還可以同未水解的無(wú)機(jī)物發(fā)生配合作用，如在水中：

SnCl4+3H2O△SnO2·H2O +4HCl

2SnCl4+4HCl2H2SnCl6（配合作用）

兩式相加得

3SnCl4+3H2O△SnO2·H2O+2H2SnCl6

多價(jià)金屬陽(yáng)離子水解時(shí)常發(fā)生聚合反應(yīng)，如氯化鐵在水中部分水解先生成堿式鹽，接著這些堿式鹽聚合為多核陽(yáng)離子。

［Fe（H2O）6］3++H2O

［Fe(OH)（H2O）5］2++H3O+

所得離子水解聚合形成［Fe2(H2O)8(OH)2］4+,其結(jié)構(gòu)如下：

FeH2OH2OOH2OH2HOHOFeOH2OH2OH2OH2

羥基在多堿中起橋梁的作用，這種連接方式稱為羥橋。

當(dāng)Fe3＋的水解作用再進(jìn)一步進(jìn)行時(shí)，將通過(guò)羥橋出現(xiàn)更高的聚合度，以至逐漸形成膠體溶液，并最后析出水合氧化鐵沉淀（即氫氧化鐵沉淀）。這類沉淀從溶液中析出時(shí)均呈絮狀，十分疏松。這就是因?yàn)槌恋碇邪罅康乃?，其?lái)源首先就是水合離子內(nèi)部所含有的那些水分。Cr3+、Al3+也有類似Fe3+的性質(zhì)。

與此類似，我們常說(shuō)的高效無(wú)機(jī)水處理劑堿式氯化鋁簡(jiǎn)稱PAC，是介于AlCl3和Al(OH)3之間的一系列中間水解產(chǎn)物聚合而成的一種水溶性無(wú)機(jī)高分子聚合物，其組成化學(xué)式為［Al2(OH)nCl6-n·XH2O］m(式中，1≤n≤5,m≤10)，其中m代表聚合程度，n表示PAC產(chǎn)品的中性程度。分子組成也是通過(guò)羥基架橋而聚合，形成多羥基多核配合物，它比一般的絮凝劑明礬、氯化鐵等具更強(qiáng)的吸附能力；另一方面它在水溶液中形成許多高價(jià)配陽(yáng)離子如［Al2(OH)2·（H2O）8］4+和［Al3(OH)4（H2O）10］5+……能顯著降低水中泥土膠粒的負(fù)電荷，所以它有更高的混聚效率和沉淀作用。(收稿日期：2014-03-10)

多元弱堿的陽(yáng)離子水解過(guò)程較為復(fù)雜，一般寫成一步水解，而實(shí)際上多元弱堿的陽(yáng)離子也是分步水解的。不同的多元弱堿金屬陽(yáng)離子的水解產(chǎn)物類型大致有以下幾種。

1. 堿式鹽

這是大多數(shù)無(wú)機(jī)鹽水解后最常見的情況。如：

SnCl2＋H2OSn(OH)Cl↓＋3HCl

MgCl2·6H2O△

Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O

2.氫氧化物

一些金屬鹽如氯化鋁、氯化鐵在加熱條件下可促進(jìn)水解完成，得到的最終產(chǎn)物是氫氧化物。如：

AlCl3+3H2O△Al(OH)3+3HCl

3.含氧酸或含水氧化物

如：SnCl4+3H2O△H2SnO3+4HCl

水解后所產(chǎn)生的含氧酸，有些可認(rèn)為是相應(yīng)氧化物的水合物，H2SnO3可認(rèn)為是SnO2·H2O。

金屬陽(yáng)離子在溶液中都是以水合陽(yáng)離子形式存在，上述陽(yáng)離子水解產(chǎn)物類型上的差別及順序，主要是因?yàn)榻饘訇?yáng)離子對(duì)配位水分子［M(OH2)x］n+極化作用增強(qiáng)而引起的。低價(jià)金屬離子水解產(chǎn)物一般為堿式鹽，高價(jià)金屬離子水解產(chǎn)物一般為氫氧化物或含水氧化物，離子極化作用越強(qiáng)則該離子（高電荷和較小的離子半徑）在水中就易水解。除結(jié)構(gòu)因素影響水解反應(yīng)外，溫度對(duì)水解反應(yīng)的影響較大，是主要的外因，溫度升高時(shí)水解加劇。當(dāng)水解反應(yīng)伴隨其他反應(yīng)而使產(chǎn)物復(fù)雜化，如配合、聚合反應(yīng)等。

4.配合與聚合

一些水解產(chǎn)物還可以同未水解的無(wú)機(jī)物發(fā)生配合作用，如在水中：

SnCl4+3H2O△SnO2·H2O +4HCl

2SnCl4+4HCl2H2SnCl6（配合作用）

兩式相加得

3SnCl4+3H2O△SnO2·H2O+2H2SnCl6

多價(jià)金屬陽(yáng)離子水解時(shí)常發(fā)生聚合反應(yīng)，如氯化鐵在水中部分水解先生成堿式鹽，接著這些堿式鹽聚合為多核陽(yáng)離子。

［Fe（H2O）6］3++H2O

［Fe(OH)（H2O）5］2++H3O+

所得離子水解聚合形成［Fe2(H2O)8(OH)2］4+,其結(jié)構(gòu)如下：

FeH2OH2OOH2OH2HOHOFeOH2OH2OH2OH2

羥基在多堿中起橋梁的作用，這種連接方式稱為羥橋。

當(dāng)Fe3＋的水解作用再進(jìn)一步進(jìn)行時(shí)，將通過(guò)羥橋出現(xiàn)更高的聚合度，以至逐漸形成膠體溶液，并最后析出水合氧化鐵沉淀（即氫氧化鐵沉淀）。這類沉淀從溶液中析出時(shí)均呈絮狀，十分疏松。這就是因?yàn)槌恋碇邪罅康乃?，其?lái)源首先就是水合離子內(nèi)部所含有的那些水分。Cr3+、Al3+也有類似Fe3+的性質(zhì)。

與此類似，我們常說(shuō)的高效無(wú)機(jī)水處理劑堿式氯化鋁簡(jiǎn)稱PAC，是介于AlCl3和Al(OH)3之間的一系列中間水解產(chǎn)物聚合而成的一種水溶性無(wú)機(jī)高分子聚合物，其組成化學(xué)式為［Al2(OH)nCl6-n·XH2O］m(式中，1≤n≤5,m≤10)，其中m代表聚合程度，n表示PAC產(chǎn)品的中性程度。分子組成也是通過(guò)羥基架橋而聚合，形成多羥基多核配合物，它比一般的絮凝劑明礬、氯化鐵等具更強(qiáng)的吸附能力；另一方面它在水溶液中形成許多高價(jià)配陽(yáng)離子如［Al2(OH)2·（H2O）8］4+和［Al3(OH)4（H2O）10］5+……能顯著降低水中泥土膠粒的負(fù)電荷，所以它有更高的混聚效率和沉淀作用。(收稿日期：2014-03-10)

多元弱堿的陽(yáng)離子水解過(guò)程較為復(fù)雜，一般寫成一步水解，而實(shí)際上多元弱堿的陽(yáng)離子也是分步水解的。不同的多元弱堿金屬陽(yáng)離子的水解產(chǎn)物類型大致有以下幾種。

1. 堿式鹽

這是大多數(shù)無(wú)機(jī)鹽水解后最常見的情況。如：

SnCl2＋H2OSn(OH)Cl↓＋3HCl

MgCl2·6H2O△

Mg(OH)Cl+HCl↑+5H2O

2.氫氧化物

一些金屬鹽如氯化鋁、氯化鐵在加熱條件下可促進(jìn)水解完成，得到的最終產(chǎn)物是氫氧化物。如：

AlCl3+3H2O△Al(OH)3+3HCl

3.含氧酸或含水氧化物

如：SnCl4+3H2O△H2SnO3+4HCl

水解后所產(chǎn)生的含氧酸，有些可認(rèn)為是相應(yīng)氧化物的水合物，H2SnO3可認(rèn)為是SnO2·H2O。

金屬陽(yáng)離子在溶液中都是以水合陽(yáng)離子形式存在，上述陽(yáng)離子水解產(chǎn)物類型上的差別及順序，主要是因?yàn)榻饘訇?yáng)離子對(duì)配位水分子［M(OH2)x］n+極化作用增強(qiáng)而引起的。低價(jià)金屬離子水解產(chǎn)物一般為堿式鹽，高價(jià)金屬離子水解產(chǎn)物一般為氫氧化物或含水氧化物，離子極化作用越強(qiáng)則該離子（高電荷和較小的離子半徑）在水中就易水解。除結(jié)構(gòu)因素影響水解反應(yīng)外，溫度對(duì)水解反應(yīng)的影響較大，是主要的外因，溫度升高時(shí)水解加劇。當(dāng)水解反應(yīng)伴隨其他反應(yīng)而使產(chǎn)物復(fù)雜化，如配合、聚合反應(yīng)等。

4.配合與聚合

一些水解產(chǎn)物還可以同未水解的無(wú)機(jī)物發(fā)生配合作用，如在水中：

SnCl4+3H2O△SnO2·H2O +4HCl

2SnCl4+4HCl2H2SnCl6（配合作用）

兩式相加得

3SnCl4+3H2O△SnO2·H2O+2H2SnCl6

多價(jià)金屬陽(yáng)離子水解時(shí)常發(fā)生聚合反應(yīng)，如氯化鐵在水中部分水解先生成堿式鹽，接著這些堿式鹽聚合為多核陽(yáng)離子。

［Fe（H2O）6］3++H2O

［Fe(OH)（H2O）5］2++H3O+

所得離子水解聚合形成［Fe2(H2O)8(OH)2］4+,其結(jié)構(gòu)如下：

FeH2OH2OOH2OH2HOHOFeOH2OH2OH2OH2

羥基在多堿中起橋梁的作用，這種連接方式稱為羥橋。

當(dāng)Fe3＋的水解作用再進(jìn)一步進(jìn)行時(shí)，將通過(guò)羥橋出現(xiàn)更高的聚合度，以至逐漸形成膠體溶液，并最后析出水合氧化鐵沉淀（即氫氧化鐵沉淀）。這類沉淀從溶液中析出時(shí)均呈絮狀，十分疏松。這就是因?yàn)槌恋碇邪罅康乃郑鋪?lái)源首先就是水合離子內(nèi)部所含有的那些水分。Cr3+、Al3+也有類似Fe3+的性質(zhì)。

與此類似，我們常說(shuō)的高效無(wú)機(jī)水處理劑堿式氯化鋁簡(jiǎn)稱PAC，是介于AlCl3和Al(OH)3之間的一系列中間水解產(chǎn)物聚合而成的一種水溶性無(wú)機(jī)高分子聚合物，其組成化學(xué)式為［Al2(OH)nCl6-n·XH2O］m(式中，1≤n≤5,m≤10)，其中m代表聚合程度，n表示PAC產(chǎn)品的中性程度。分子組成也是通過(guò)羥基架橋而聚合，形成多羥基多核配合物，它比一般的絮凝劑明礬、氯化鐵等具更強(qiáng)的吸附能力；另一方面它在水溶液中形成許多高價(jià)配陽(yáng)離子如［Al2(OH)2·（H2O）8］4+和［Al3(OH)4（H2O）10］5+……能顯著降低水中泥土膠粒的負(fù)電荷，所以它有更高的混聚效率和沉淀作用。(收稿日期：2014-03-10)