三碘阴离子

在化学中,三碘化物有多种含义。它主要指三碘阴离子——I3,一种由3个碘原子构成的多碘离子。含有这种离子的化合物有三碘化钠三碘化铊三碘化铵([NH4][I3])。这些化合物中只有单个对应的碘离子。在其他一些化合物中,三碘化物中3个碘原子之间并没有形成共价键,也就是没有形成三碘阴离子。例如三碘化氮 (NI3)、三碘化磷三碘化锑三碘化镓 (Ga2I6)。一些阳离子理论上有可能同时形成这两种化合物,三碘化铊被认为是三碘化铊(I),而三碘化铊(III)还未制得。

三碘阴离子
Skeletal formula of triiodide
Spacefill model of triiodide
识别
CAS号 14900-04-0  checkY
PubChem 105054
ChemSpider 94786
SMILES
 
  • I[I-]I
性质
化学式 I
3
摩尔质量 380.71341 g·mol⁻¹
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

三碘阴离子

三碘阴离子是最简单的多碘离子,一些原子数更多的多碘离子也存在。在溶液中,它在低浓度时显黄色而在高浓度时为棕色。淀粉与碘单质反应显紫黑色正是因为形成了这种离子。碘离子不与淀粉反应,碘单质在非极性溶剂中也不能反应。卢戈氏碘液含有碘化钾,因此大量的碘能溶解在其中。

碘酒是将碘溶解在乙醇中配制而成的,它也含有大量的三碘阴离子,因为其中含有碘离子和水。

形成与结构

 
三碘阴离子的大致构型。构型由于阳离子不同而会发生轻微变化。

下面这个吸热的可逆反应增加了三碘阴离子的浓度:

I2 + I I3

这个反应属于错合反应。这个反应与硫化钠和硫单质的反应类似,但高级的多碘离子具有支链而多硫离子是链状的。[1]

这种离子是直线型的,与价层电子对互斥理论的预测相同。对这种超价离子的简单解释是三中心四电子键。三碘化物中的键角和键长并不相同,取决于阳离子的性质。

三碘阴离子在溶液中的键长与键角由溶剂的性质决定。质子溶剂会集中三碘阴离子的负电荷,使它不对称。[2][3]举个例子,甲醇中的三碘阴离子呈角形,其负电荷集中在较长的键上。[4]

少数几个化合物中三碘阴离子的有关键长与键角的差别列在下表中:

化合物 Ia–Ib (pm) Ib–Ic (pm) 键角 (°)
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

但是在与大阳离子形成的化合物(C
6
H
5
)
4
AsI
3
中,两个I-I键的键长却是相等的。这可能是因为大阳离子的极化能力较弱,对阴离子的影响较小[5]

参考资料

  1. ^ Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
  2. ^ 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. (原始内容存档于2022-11-26) (英语). 
  3. ^ 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. ^ 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 (英语). 
  5. ^ 刘新锦、朱亚先、高飞. 《无机元素化学》. 北京: 科学出版社. 2010: P153. ISBN 978-7-03-026399-5. 

参见

外部链接