“老君炉”里的“硬汉”

由 范文之家 分享时间：2023-05-14 08:31:33 加入收藏我要投稿点赞

“老君炉”里的“硬汉”

食盐是人的生命不可缺少的必需品，古今中外尽人皆知。俄罗斯就有这样一个风俗，在隆重的迎宾仪式上，送给最尊贵客人的礼物是面包和食盐。

中世纪欧洲的帕拉塞斯（1493—1541）曾在他的“三元素”论中提出：“万物是由水、硫和盐三元素依不同比例构成”，也足见盐在当时人心目中的地位。他认为盐是不挥发、不易燃、能溶于水的“元素”，这种哲学意义上的盐类，实际上是对盐类通性的早期概括。

食盐只是盐类中的一种。盐按其组成可分为含氧酸盐和无氧酸盐两类。它们的性质有多方面，如溶解性、水解性、氧化还原性和热稳定性等。这里我们只介绍含氧酸盐的热稳定性。了解各种含氧酸盐受热分解的产物及稳定性规律，比比看，到底谁受热时不易分解，则谁的热稳定性高，它就是“老君炉”里的“硬汉”。

常见含氧酸盐中较稳定的要属磷酸盐和硅酸盐，加热不易分解，但容易脱水缩合成多酸盐。若将磷酸二氢钠加热到400℃～500℃，可得到三聚磷酸盐。

3NaH₂PO₄Na₃（PO₃）₃＋3H₂O

硫酸盐也较稳定，特别是碱金属、碱土金属（Be、Mg、Ca、Sr、Ba）的硫酸盐，如K₂SO₄、Na₂SO₄、BaSO₄等加热1000℃以上也不分解。但重金属的硫酸盐，如CuSO₄、Fe₂（SO₄）₃、PbSO₄等，受热则分解成氧化物和SO₃；Ag₂O则分解为金属Ag。

碳酸盐的热稳定性稍逊于硫酸盐，CaCO₃、ZnCO₃、PbCO₃等分解的产物是氧化物和CO₂

CaCO₃CaO＋CO₂↑

硝酸盐热分解的共同产物是氧气，其他产物决定于硝酸盐中的阳离子：碱金碱和碱土金属的硝酸盐受热生成亚硝酸盐；金属活动顺序在Mg和Cu之间金属的硝酸盐生成氧化物；金属活动顺序在铜以后的金属硝酸盐分解为金属：

2NaNO₃2NaNO₂＋O₂↑

2Pb（NO₃）₂2PbO＋4NO₂→＋O₂↑

2AgNO₃2Ag＋2NO₂→＋O₂↑

含氧酸盐的热稳定性有以下四条规律可循：

（1）一般而论，含氧酸盐的稳定性与含氧酸相关：含氧酸不稳定，它的盐稳定性也差。因此，热稳定性有以下顺序：磷酸盐≈硅酸盐＞硫酸盐＞碳酸盐＞硝酸盐＞氯酸盐，有数据为证：

（2）酸根相同、金属阳离子不同时，热稳定性顺序为：碱金属＞碱土金属＞过渡金属＞铵盐，如：

（3）酸根相同，金属阳离子是碱金属或碱土金属，热稳定性顺序是：阳离子半径大＞阳离子半径小：

（4）相同金属的正盐和酸式盐相比，热稳定性顺序是：正盐＞酸式盐

含氧酸盐热稳定性的部分规律可以用离子极化理论解释：阳离子极化能力越强，含氧酸盐受热越容易分解，也就是越不稳定。那么什么是离子极化？极化能力的强弱又与哪些因素有关呢？在离子型化合物中，当带相反电荷的阴、阳离子相互接近时，由于相反电场的影响，离子的电子云发生变形。某种离子的“极化作用”就是指这种离子使异号离子电子云发生变形的作用。阳离子可以使阴离子被极化而变形，阴离子也可以去极化阳离子，这是一种相互的作用。阳离子极化能力的大小取决于它所带的正电荷数、阳离子半径和外层电子构型等因素：阳离子的正电荷越高，离子半径越小，其极化能力越强。在高温之下，晶格中的粒子的热振动加强，阳离子使酸根变形，以致能将酸根中的氧夺过来，从而使盐分解。

在碱金属和碱土金属含氧酸盐系列中，阳离子半径自上而下增大，阳离子的极化能力减弱，因而热稳定性增加。如果将碱金属和碱土金属相比较，碱土金属含氧酸盐的热稳定性比同周期的碱金属含氧酸盐要差，因为碱土金属阳离子的正电荷较高，阳离子半径较小，极化能力较强。以上的比较有一个共同的前提，就是这些金属阳离子的外层电子都是8电子构型。

如果将CaCO₃和ZnCO₃相比，Ca^2＋、Zn^2＋阳离子正电荷相同，Ca^2＋离子半径是99皮米，Zn^2＋是74皮米，故Zn^2＋的极化能力强。但这里还有一个影响极化力强弱的重要因素，即离子的电子构型。Ca^2＋的电子构型是8电子结构，而Zn^2＋是18电子构型，也是Zn^2＋极化能力比Ca^2＋强的原因。因此CaCO₃的分解温度是897℃，而ZnCO₃只有350℃。所以，影响阳离子极化能力的因素除了正电荷数与离子半径外，还有外层电子构型。电子构型对于极化力的影响有以下顺序：

8电子构型＜不规则（9～17e）构型＜18和18＋2电子构型。在周期表中Ⅰ_A和Ⅱ_A该阳离子的外壳层都是8电子构型；Ⅲ_B→Ⅷ族的阳离子是不规则的9～17电子构型；Ⅰ_B和Ⅱ_B族阳离子（Cu^＋、Ag^＋、Au^＋、Zn^2＋、Cd^2＋、Hg^2＋）是18电子构型；Ⅲ_A→V_A族的低价阳离子是18＋2电子构型，如，TI^＋1、Pb^2＋、Bi　^3＋等。