
張老師在他的博客C3H3中介紹了一道以膽礬晶體(CuSO4·5H2O)加熱失水為內(nèi)容的試題。關(guān)于膽礬的晶體結(jié)構(gòu)與失水的問題,不同資料有寫不同的說法。下面舉幾個例子。
(1)中國地質(zhì)博物館的網(wǎng)上資料有以下說明:
晶體結(jié)構(gòu):CuSO4·5H2O晶體結(jié)構(gòu)中,Cu離子呈八面體配位,為四個H2O和兩個O所圍繞。第五個H2O與Cu八面體中的兩個H2O和[SO4]2+中的兩個O連接,呈四面體狀,在結(jié)構(gòu)中起緩沖作用。
差熱曲線分析:差熱曲線在185℃時出現(xiàn)顯著的吸熱谷。310℃時出現(xiàn)較小的吸熱谷,是由于脫水引起的。當(dāng)加熱至805℃和875℃時出現(xiàn)兩個連續(xù)的吸熱谷是由于脫失硫酸根引起的。
(2)一些高校無機(jī)化學(xué)教材用類似如下的簡單平面結(jié)構(gòu)式表示CuSO4·5H2O的結(jié)構(gòu)。
教材還說明,膽礬加熱至375K先失去上圖左邊的2個非氫鍵水,到423K又失去上圖右邊所示的(標(biāo)號3、4)的2個水分子,加熱到523K失以氫鍵與硫酸根結(jié)合的水。
(3)《中學(xué)百科全書-化學(xué)卷》(97年版)對CuSO4·5H2O結(jié)構(gòu)的說明是:
4個水分子以平面四邊形配位在銅離子周圍,第5個水分子以氫鍵把硫酸根中的氧原子和銅離子配位的水分子結(jié)合在一起。
按這一說明,結(jié)構(gòu)圖式可以用廣東09年高考化學(xué)試題27所引用的下列結(jié)構(gòu)示意圖表示:
該資料還說明,膽礬加熱至102℃先失去2個水分子,到113℃又失去2個水分子,加熱到258℃再失去一個水分子。
(4)還有一些網(wǎng)上資料提供了其他說法,如:五水硫酸銅在常溫常壓下很穩(wěn)定,不潮解,在干燥空氣中會逐漸風(fēng)化,加熱至45℃時失去二分子結(jié)晶水,110℃時失去四分子結(jié)晶水,150℃時失去全部結(jié)晶水而成無水物。無水物也易吸水轉(zhuǎn)變?yōu)槲逅蛩徙~。
對幾個資料做比較分析,可以看到,幾個資料都說明膽礬晶體(CuSO4·5H2O)中4個水分子與銅離子以配位鍵結(jié)合,另一個水分子以氫鍵分別與硫酸根離子、與銅離子配位的水分子結(jié)合。
由于5個水分子在晶體中結(jié)合方式不同,因此加熱失水所需要的溫度也不同,只與銅離子以配位鍵結(jié)合的2個水分子先失去,與銅離子以配位鍵結(jié)合又以氫鍵與第5個水分子結(jié)合的2個水分子在更高一些的溫度下失去,最后失去的是以4個氫鍵與硫酸根離子、配位水結(jié)合的第5個結(jié)晶水。
區(qū)分膽礬晶體(CuSO4·5H2O)中的結(jié)晶水分子是以是晶體失水時所克服的作用力大小區(qū)分3種,還是以是否與銅離子形成配位鍵結(jié)合區(qū)分為2種,都可以說的通。但是,如果不講前提條件,只說CuSO4·5H2O中5個水分子可以分幾種,就讓人為難了。
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