三碘陰離子
在化學中，三碘化物有多種含義。它主要指三碘陰離子——I3−，一種由3個碘原子構成的多碘離子。含有這種離子的化合物有三碘化鈉、三碘化鉈和三碘化銨([NH4][I3])。這些化合物中只有單個對應的碘離子。在其他一些化合物中，三碘化物中3個碘原子之間並沒有形成共價鍵，也就是沒有形成三碘陰離子。例如三碘化氮 (NI3)、三碘化磷、三碘化銻和三碘化鎵 (Ga2I6)。一些陽離子理論上有可能同時形成這兩種化合物，三碘化鉈被認為是三碘化鉈(I)，而三碘化鉈(III)還未製得。
| 三碘陰離子 | |||
|---|---|---|---|
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| 識別 | |||
| CAS號 | 14900-04-0 
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| PubChem | 105054 | ||
| ChemSpider | 94786 | ||
| SMILES |
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| 性質 | |||
| 化學式 | I− 3 | ||
| 莫耳質量 | 380.71341 g·mol⁻¹ | ||
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
三碘陰離子
三碘陰離子是最簡單的多碘離子，一些原子數更多的多碘離子也存在。在溶液中，它在低濃度時顯黃色而在高濃度時為棕色。澱粉與碘單質反應顯紫黑色正是因為形成了這種離子。碘離子不與澱粉反應，碘單質在非極性溶劑中也不能反應。盧戈氏碘液含有碘化鉀，因此大量的碘能溶解在其中。
碘酒是將碘溶解在乙醇中配製而成的，它也含有大量的三碘陰離子，因為其中含有碘離子和水。
形成與結構
下面這個吸熱的可逆反應增加了三碘陰離子的濃度：
- I2 + I− ⇌ I3−
這個反應屬於錯合反應。這個反應與硫化鈉和硫單質的反應類似，但高級的多碘離子具有支鏈而多硫離子是鏈狀的。[1]
這種離子是直線型的，與價層電子對互斥理論的預測相同。對這種超價離子的簡單解釋是三中心四電子鍵。三碘化物中的鍵角和鍵長並不相同，取決於陽離子的性質。
三碘陰離子在溶液中的鍵長與鍵角由溶劑的性質決定。質子溶劑會集中三碘陰離子的負電荷，使它不對稱。[2][3]舉個例子，甲醇中的三碘陰離子呈角形，其負電荷集中在較長的鍵上。[4]
少數幾個化合物中三碘陰離子的有關鍵長與鍵角的差別列在下表中：
| 化合物 | Ia–Ib (pm) | Ib–Ic (pm) | 鍵角 (°) |
|---|---|---|---|
| TlI3 | 306.3 | 282.6 | 177.9 |
| RbI3 | 305.1 | 283.3 | 178.11 |
| CsI3 | 303.8 | 284.2 | 178.00 |
| NH4I3 | 311.4 | 279.7 | 178.55 |
| 甲醇溶液[4] | 309.0 | 296.0 | 152.0 |
但是在與大陽離子形成的化合物(C
6H
5)
4AsI
3中，兩個I-I鍵的鍵長卻是相等的。這可能是因為大陽離子的極化能力較弱，對陰離子的影響較小[5]。
參考資料
- ^ Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
- ^ Johnson, Alan E.; Myers, Anne B. Solvent Effects in the Raman Spectra of the Triiodide Ion: Observation of Dynamic Symmetry Breaking and Solvent Degrees of Freedom. The Journal of Physical Chemistry. 1 January 1996, 100 (19): 7778–7788 [2024-01-19]. ISSN 0022-3654. doi:10.1021/jp953052x. （原始內容存檔於2022-11-26） （英語）.
- ^ Lynden-Bell, R. M.; Kosloff, R.; Ruhman, S.; Danovich, D.; Vala, J. Does solvation cause symmetry breaking in the I3− ion in aqueous solution?. The Journal of Chemical Physics. 8 December 1998, 109 (22): 9928–9937. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.477659.
- ^ 4.0 4.1 Heo, Jun; Kim, Jong Goo; Choi, Eun Hyuk; Ki, Hosung; Ahn, Doo-Sik; Kim, Jungmin; Lee, Seonggon; Ihee, Hyotcherl. Determining the charge distribution and the direction of bond cleavage with femtosecond anisotropic x-ray liquidography. Nature Communications. 26 January 2022, 13 (1): 522. ISSN 2041-1723. PMC 8792042
. PMID 35082327. doi:10.1038/s41467-022-28168-0 （英語）.
- ^ 劉新錦、朱亞先、高飛. 《无机元素化学》. 北京: 科學出版社. 2010: P153. ISBN 978-7-03-026399-5.
參見
外部連結
- Kinetic Study of the iodine-persulfate reaction（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- Determination of Hydrogen Peroxide Concentration