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原子團

原子團( atomic group ),在許多化學反應里,作為一個整體參加反應,這樣的原子集團叫做原子團。原子團是分子中的一部分。在三種或三種以上元素組成的化合物中,其分子常含有某種原子團。[1]

分類

帶電的原子團又叫做根或基團,如氫氧根OH-、硝酸根NO3- 、碳酸根CO3^2-,、硫酸根SO₄2⁻、氯酸根ClO3-、磷酸根PO43-、碳酸氫根HCO3-、銨根NH4+等。值得注意的是:原子團不能獨立存在,只是化合物的一個組成部分。在溶液中原子團作為一個整體參加反應。[2]

各種原子團都有自己的特性反應,如CO3-遇酸變成CO2, SO 42-遇Ba2+產生不溶於稀硝酸的白色沉澱,OH-使酚酞試液變成紅色等。利用特性反應可以檢驗根的存在。注意區分錳酸根MnO42-和高錳酸根MnO4-,兩者組成相同,但其中錳元素的化合價不同,所以根價不同,錳酸根中錳為+6價,高錳酸根中錳為+7價。

同樣還有偏磷酸根PO3-和亞磷酸根PO33-,其中前者磷為+5價,後者磷為+3價。原子團的化合價等於根內各元素化合價的代數和。

特點

原子團1.png

原子團簇獨特的性質源於其結構上的特點,因其尺寸小,處於表面的原子比例極高,而表面原子的幾何構型、自旋狀態以及原子間作用力都完全不同於體相內的原子。材料的性質與內部單元的表面性質息息相關。例如僅僅通過調節團簇的大小,物質特性就有極大的不同,10 個鐵原子的團簇在催化氨合成時要比17個鐵原子的團簇效能高出1000倍。

伴隨着尺寸而來的另一效應是量子效應,原子團簇的研究即證明了許多量子力學的假設和預言,提出了無數更有趣的新問題。例如在由純金屬原子組成的多面體團簇中,只有當原子數是"幻數系列",即為2、8、20、28、50、82、126……時,結構才是穩定的,甚至在加熱到液態時也不會被破壞。同樣的"幻數系列"在元素周期律中早已為人所知,但其理論解釋至今仍無定論。

團簇的科學研究正處於蓬勃發展的階段,除去理論上的極大意義之外,原子團簇在聲、電、光、磁等方面的實際應用更是人們努力的方向。

原子團

(1)原子團是分子中的一部分。在三種或三種以上元素組成的化合物中,其分子常含有某種原子團。

(2)原子團不是在任何化學反應中都保持不變。在有些化學反應中,原子團會發生變化,如:反應中,氯酸鉀中的氯酸根發生了變化。

(3)原子團通常稱作"根"或"根離子"。書寫原子團符號時應註明它所帶的電荷,如:ClO3-、SO4 2-、OH-、NH4+等,不要把原子團符號當成化學式,如把硫酸根(SO4 2-)誤認為是四氧化硫。

相應物質

原子團2.jpg

酸和鹽

原子團中,大多數都是酸根。如果要使其變為相應的酸,一般是在酸根前加相應數量的氫原子。如硝酸根NO3-變成硝酸則為HNO3,硫酸根SO42-變硫酸則為H2SO4。鹽也是同理,只不過在酸根前加的是金屬或銨根。

有機酸根變為有機酸或相應的鹽,在書寫化學式時要注意氫或金屬是寫在酸根後。

鹼就是在氫氧根OH-前加上金屬元素。

銨根比較特殊。由於它呈+1價,所以變成相應物質是去掉一個氫變成氨NH3

氰也比較特殊。氰根是CN-,而氰的化學式是(CN)2

原子團3.jpg

化合價

正1價

銨根:NH4

負1價

氫氧根:OH 硝酸根:NO3 亞硝酸根:NO2

碳酸氫根:HCO3 硫酸氫根:HSO4 亞硫酸氫根:HSO3

偏磷酸根:PO3 氯酸根:ClO3 高氯酸根:ClO4

亞氯酸根:ClO2 次氯酸根:ClO 磷酸二氫根:H2PO4

溴酸根:BrO3 高溴酸根:BrO4 碘酸根:IO3

高碘酸根:IO4 高錳酸根:MnO4 鈷酸根:CoO2

原子團4.jpg

鎳酸根:NiO2 錸酸根:ReO4 甲酸根:HCOO

乙酸根:CH3COO 氰根:CN 硫氰根:SCN

負2價

碳酸根:CO3 硫酸根:SO4 亞硫酸根:SO3

硅酸根:SiO3 磷酸氫根:HPO4 硒酸根:SeO4

錳酸根:MnO4 鉬酸根:MoO4 鉛酸根:PbO3

鎢酸根:WO4 鈾酸根:UO4 錫酸根:SnO3

原子團5.jpg

高鐵酸根:FeO4 鉻酸根:CrO4 重鉻酸根:Cr2O7

負3價

磷酸根:PO4 亞磷酸根:PO3 次磷酸根:PO2

砷酸根:AsO4 釩酸根:VO4

負4價

焦磷酸根:P2O7

參考來源