偏鎢酸銨溶液為什麼呈酸性?
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- 分類:鎢的知識
- 發佈於:2025-06-04, 週三 14:01
- 作者 Xiaoting
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偏鎢酸銨是一種重要的鎢酸鹽,其化學式通常表示為(NH₄)₆H₂W₁₂O₄₀・nH₂O(n為結晶水數目,常見n為1或2)。從結構來看,它屬於多金屬氧酸鹽中的“鎢簇合物”,其核心結構由12個鎢氧八面體通過共用氧原子連接形成環狀或籠狀骨架,骨架間隙填充銨根離子和質子化的水分子。
這種多鎢酸根陰離子[H₂W₁₂O₄₀]⁶⁻的形成,本質上是鎢酸(H₂WO₄)在酸性條件下聚合的產物。當鎢酸鈉或鎢酸銨溶液在酸性環境中濃縮時,鎢酸根離子(WO₄²⁻)會逐步脫水聚合,最終形成穩定的十二鎢酸根離子,再與銨根結合生成偏鎢酸銨。其結構中的“偏”字,源於早期化學命名中對聚合態含氧酸鹽的習慣性稱謂(如偏磷酸、偏硼酸等),以區別於簡單的正鹽(如正鎢酸銨(NH₄)₂WO₄)。
偏鎢酸銨溶于水時,會完全解離為NH₄⁺和[H₂W₁₂O₄₀]⁶⁻離子,其酸鹼性由這兩種離子在水中的行為共同決定:
NH₄⁺是弱鹼的共軛酸,在水中會發生水解反應,水解過程釋放H⁺,使溶液顯酸性。已知NH₃・H₂O的電離常數1.8×10^−5,則NH₄⁺的水解常數約為5.6×10^−10。儘管水解常數較小,但在溶液中仍會貢獻一定濃度的H⁺。
多鎢酸根離子[H₂W₁₂O₄₀]⁶⁻的結構中包含兩個可解離的質子(H⁺),可視為一種多元弱酸的酸根離子,在水中存在逐級電離平衡。由於多鎢酸的酸性較強(其共軛酸H₆[H₂W₁₂O₄₀]在水中易解離),[H₂W₁₂O₄₀]⁶⁻的電離傾向大於水解傾向,因此水解過程可忽略。
偏鎢酸銨水溶液中,NH₄⁺水解產生H⁺,[H₂W₁₂O₄₀]⁶⁻電離也產生H⁺,兩者的共同作用使溶液中H⁺濃度顯著高於OH⁻濃度,則表明偏鎢酸銨溶液的呈酸性。這一結論可通過以下邏輯進一步驗證:偏鎢酸銨的製備需在酸性條件下完成,其晶體結構中的質子(H⁺)本身就是酸性環境的產物,溶于水後易解離;多金屬氧酸鹽通常具有“質子海綿”特性,但其陰離子骨架在水中的電離能力強於NH₄⁺的水解能力,因此酸性占主導。
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