先河原料科技-999化工商城欢迎您 化学试剂销售咨询:0598-7509639,或加QQ339904316 微信咨询:w999gou | 请登录  |  免费注册
当前位置: 首页 > 化学文章 > 化学常识 > 含氧酸盐的热稳定性

相关商品

含氧酸盐的热稳定性


实验室k / 2018-07-20

    含氧酸盐有正盐,如CaCO3;酸式盐,如Ca(HCO3)2和碱式盐,如Ca2(OH)2CO3。通常所说的含氧酸盐是指正盐。

    含氧酸盐的热稳定性与对应的含氧酸的热稳定性有关。一般来说,含氧酸的热稳定性差,则对应的含氧酸盐的热稳定性也较差,如碳酸盐、亚硝酸盐、硝酸盐等。含氧酸较稳定,则对应的含氧酸盐也稳定,如硫酸盐、磷酸盐等。
    含氧酸盐的热分解通常是吸热反应,加热有利于热分解。例如碳酸钙的热分解

CaCO3(s)=CaO(s)+CO2 (g)

    由反应方程式知Kθ=p(CO2),若升高温度,则Kθ值增大,即CO2的压力增大。在一定温度下,碳酸盐的热分解反应达到平衡日时系统中二氧化碳碳的分压,称为在该温度下碳酸盐的分解压。碳酸钙的分解压随温度的升高而增大,或者说碳酸钙的热分解温度随CO2的分压的增大而升高。在空气中CO2的的含量不大,一般约为0.03%(体积分数),即空气中CO2的分压为

p(CO2)≈0.03%×101.3kPa≈30Pa

    当温度高于530℃时,碳酸钙分解出的CO2的压力大于30Pa,也就是大于周围空气中CO2的分压,引起生成物CO2的不断扩散,导致碳酸钙的不断分解。因此,530℃是碳酸钙在空气中开始分解的温度,但这时分解速率很小。当温度达910℃时,碳酸钙分解出CO2的压力为101.3kPa,等于周围空气的总压力,就会产生“沸腾”现象,碳酸钙剧烈分解。碳酸盐分解温度通常有两个,一个是开始的温度,如CaCO3为530℃;另一个是剧烈分解的温度,如CaCO3为910℃,通常所说的分解温度是指后者。
    习惯上把CO2的水溶液称作碳酸,而纯的碳酸至今尚未制得。碳酸很不稳定,室温下易分解。酸式碳酸盐也不稳定,如
NaHCO3(俗名小苏打)在水溶液中50℃就分解,固态时270℃分解。碳酸盐比相应的酸式碳酸盐稳定得多,如Na2CO3在850℃熔化时仍不分解。除活泼金属的碳酸盐外,其他碳酸盐的热稳定性较差。
    硫酸比碳酸稳定,硫酸盐也比碳酸盐稳定。碱金属和碱土金属的硫酸盐在强热时只熔融而不分解,但过渡金属的硫酸盐强热时分解成金属氧化物和SO2,某些金属氧化物还可进一步分解成单质。例如

Ag2SO4=Ag2O+SO3↑
Ag2O=2Ag+1/2O2↑

    酸式硫酸盐不如正盐稳定,例如NaHSO4在315℃时就分解。
    硝酸容易分解,所以硝酸盐的稳定性很差。即使是活泼金属的硝酸盐也易分解。硝酸盐热分解产物依赖于金属离子的性质,碱金属和碱土金属的硝酸盐分解时产生亚硝酸盐和氧气。如

2NaNO3 =2NaNO2+O2↑

    活泼性在镁和铜之间的金属硝酸盐,热分解时生成相应金属的氧化物,如

2Pb(NO3)2=2PbO+4NO+3O2

    比铜不活泼的金属的硝酸盐,热分解时生成相应的金属单质。如

AgNO3=Ag+NO↑+O2↑

    对亚硝酸及其盐来说,亚硝酸不能自由存在,亚硝酸盐却相对稳定,但亚硝酸盐在加热时也能分解,如

4NaNO2=2Na2O+ 4NO↑+O2↑

    硝酸盐和亚硝酸盐的分解产物含有氧气,它们在高温时是强氧化剂,加热时要防止带入木炭、油类和棉布等可燃性物质,以免引起剧烈燃烧,甚至爆炸。
    碳酸和碳酸盐的热稳定性与阳离子的反极化作用有关。以碳酸为例说明H+又对碳酸根的反极化作用,见图5-1。
    在CO32-中碳和3个氧原子之间的化学键是等同的,碳用sp2杂化轨道与3个氧原子结合,4个原子在同一平面上形成一个三角形(图5-1(a))。在碳酸根中,位于中心的C4+对周围的O2-有极化作用,导致O2-极化变形,原子轨道重叠,形成强共价键键。当H+离子靠近O2-离子时,H+离子对O2-离子有极化作用。H+离子极化作用和中心离子的极化作用方向相反,称为反极化作用。H+的体积很小,又没有带负电荷的电子云,它可以钴入碳碳酸根内O2-的电子云中,降低O2-的负电荷,同时降低O2-的变形性,削弱C4+与O2-间的共价键键(图5-1(b)。在酸式碳酸根中,由于其中一个O2-的电荷降低,变形性降低,所以它和中心离子C4+间的键变得不稳定了。当再有一个H+钻入O2-电子云中去时,就形成碳酸分子(图5-1(c))。因为C4+中心离子对电中性分子作用不大,碳酸分解成为CO2和H2O(图5-1(d)。

H+对碳酸根的反极化作用

    这一过程也可以理解为外来阳离子和C4+离子对O2-的争夺。外来阳离子的极化能力越强,反极化作用越强,酸或盐的热稳定性越差。
    H+的反极化作用强于金属离子;电荷密度高的金属离子的反极化作用强于电荷密度低的金属离子;氧化数相同时,非稀有气体构型的离子的反极化作用强于稀有气体构型的离子。
    归纳起来,含氧酸及其盐的热稳定性有如下规律:
    (1)含氧酸不稳定,其对应的盐也不稳定。含氧酸较稳定,其盐亦稳定。
    (2)同一种含氧酸,其正盐的稳定性大于酸式盐的,而酸式盐的稳定性又大于该含氧酸,这是由于H+强极化作用的结果。例如,下列物质稳定性依次减弱

CaCO3>Ca(HCO)2> H2CO3

    (3)同一种含氧酸,其正盐的稳定性的顺序一般是:碱金属盐>碱土金属盐>过渡金属盐>铵盐。例如,下列物质稳定性依次减弱

Na2CO3>CaCO3>ZnCO3>(NH4)2 CO3

    上述规律是由于碱金属离子的电荷少,半径较大,又是8电子构型,极化力小,因此它们对邻近的O2-有反极化作用也小。因此它们的含氧酸盐很稳定,难分解。碱土金属离子的电荷为+2,半径较同周期的碱金属小,对邻近的O2-有较大反极化作用,因此碱土金属含氧酸盐的稳定性比碱金属含氧酸盐的高。而过渡金属离子具有非8电子构型,极化力极强,对邻近的O2-反极化作用也较强,因而它们的含氧酸盐的稳定性较差。一般来说,金属越活泼,相应的含氧酸盐也越稳定。例如:

碳酸盐 Na2CO3 BaCO3 MgCO3 FeCO3 CdCO3 Ag2CO3
分解温度/℃ 1800 1360 540 280 345 275

    (4)同一种元素的含氧酸,其高氧化数比低氧化数含氧酸稳定,它们相应的含氧酸盐的稳定性顺序也是这样。例如,下列列物质稳定性依次减弱

HClO4>HClO3>HClO2>HClO

    (5)同一族的金属的含氧酸盐的稳定性从上到下增加。这是因为金属离子半径增大,稳定性增加,分解温度增高。例如:

碳酸盐 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3
分解温度/℃ 100 540 900 1290 1360

用户评论(共0条评论)

  • 暂时还没有任何用户评论
总计 0 个记录,共 1 页。 第一页 上一页 下一页 最末页
用户名: 匿名用户
E-mail:
评价等级:
评论内容:
验证码: captcha
配送方式
货物签收
化工运输方式
售后服务
退换货原则
销售条款
购物指南
注册新会员
订购方式
购买需知
支付方式
关于我们
先河原料科技
品牌文化
经营资质
营业执照
扫999化工微信下单支付