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【教学参考】真正的AlO2-离子存在于哪里

来源:乐天使fun88 时间:2023-12-21
 

真正的AlO2-离子存在于哪里


铝的内容中四羟基合铝酸根
那么对于偏铝酸根AlO2-的问题,周业虹老师指出,在元素化合物教学当中,""这里,不论上一版老教材还是新教材2019年第一版,在铝、氢氧化铝,氧化铝三个物质和氢氧化钠反应的产物都写的是偏铝酸钠。但是经过拉曼光谱测试,在溶液中,真实存在的形式应当是四羟基合铝离子(也叫四羟基合铝酸根),在之前,我们人为的认为:四羟基合铝酸钠=偏铝酸钠+两分子水,这次按客观事实进行修改。

这个问题各个平台都有讨论过。首先这类离子的存在形式非常复杂,有兴趣的话可以翻一下《无机化学丛书》第二卷。

现在普遍接受的观点是稀溶液中大量存在的形式是Al(OH)₄⁻ 。“稀溶液中大量存在的物种是Al(OH)₄⁻”不等于“AlO₂⁻完全是错的,或者说不存在”。

首先,铝酸钠(无水)是存在的,因为所谓的“真实化学式”很复杂,一般就写成NaAlO或者NaO·AlO,而它的水溶液有时写成Na[Al(OH)] 或者Na[Al(OH)(HO)]

无水的铝酸钠熔融,或者加热高浓度的铝酸钠溶液时都可能出现AlO₂⁻[1]

左图wiki,右图https://www.materialsproject.org/materials/mp-9212/《无机化学丛书》的表述如下:这里要讲到一个学术争论——铝酸根离子的基本形态到底是什么?(丛书写于1990s,已经表明态度了。)稀溶液以Al(OH)₄⁻的形式为主是1950s发现的,至于浓溶液中的形态则争论了很多年,

一派就是支持偏铝酸的AlO₂⁻

另一派则认为是以二聚的(HO)Al-O-Al(OH)²为主。



上图的中文来自李洁,陈启元,尹周澜,张平民《过饱和铝酸钠溶液结构性质与分解机理研究现状》,化学进展,20035.右边的英文是理论计算对稀溶液中不存在偏铝酸根的解释。

简单说就是太小了,溶剂的稳定化作用很低,不如其他物种稳定。

对于主要内容停留在一百多年前的高中化学[2],这个内容真的太新了。而且二聚的假说完全没有“化学之美”,不简洁,不“本质”。弄得这么复杂,不如直接写NaAlO。现在改成Al(OH)₄⁻的教材也不多,可见争论还在。开头也说了这类化合物的结构复杂得很,一些文献也不想卷入纷争,会同时列出两派的观点。.

同上p.s. 很多时候为了使文章更吸引眼球,类似的“新”观点会被拆解成有鼓动性的碎片,冠以“高中化学骗了你”“高中化学书是错的”的标题,这么做传播的是快了,但很多时候说法会变得片面。

比如“汞和硫反应需要碾磨”变成了“室温下硫和汞不反应”(之前讲过这事,当时至少有十几个完全没看回答尬怼的),“苯的共振解释”变成了“凯库勒结构式早已被淘汰,现在都用大π键”(现在把苯环里面画成圆的文章其实不多,这样画很难讨论机理或者稠环化合物),“铁离子配合物的颜色问题”变成了“黄色的铁离子不是真正的铁离子,真正的铁离子是紫色的”……最后一个铁离子的问题和铝的问题类似,我也不知道“真正的铁离子”这个说法到底好不好。

最后重申一下个人观点:稀溶液中大量存在的物种是Al(OH)₄⁻AlO₂⁻ 在特定的条件下可以存在。

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