對ⅡA族金屬碳酸鹽熱穩定性順序的認識
2014-10-17 01:01:18李大勤
化學教學 2014年7期
李大勤
摘要：對ⅡA族金屬碳酸鹽熱穩定性順序與晶格能大小順序不一致的緣由，從結構和能量兩個方面對ⅡA族金屬碳酸鹽的熱穩定性進行了對比分析，詮釋了MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3熱穩定性遞增的原因，以期有助于中學化學教學。
關鍵詞：ⅡA族金屬碳酸鹽；熱穩定性；晶格能；離子極化
文章編號：1005–6629（2014）7–0091–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
人教版普通高中課程標準實驗教科書《化學反應原理》對離子晶體的熱穩定性有“晶格能越大，形成的離子晶體越穩定”的結論，并以ⅡA族金屬氧化物的晶格能和熱穩定性數據進一步證實了上述結論。MgO、CaO、SrO、BaO的晶格能[1]（kJ·mol-1）分別為3791、3401、3223、3054，與ⅡA族金屬氧化物同為離子晶體的MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3的晶格能[2]（kJ·mol-1）分別為3122、2810、2688、2554。根據教材結論，ⅡA族金屬碳酸鹽自上而下的熱穩定性應該越來越差，但緊鄰晶格能的[科學視野]卻有如下描述：101 kPa下，MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3的熱分解溫度（℃）分別為402、900、1172、1360。
為什么ⅡA族金屬碳酸鹽的熱穩定性順序與晶格能大小順序會不一致呢？為了弄清楚其中的緣由，筆者從兩個方面對該問題展開討論和分析：
1 結構角度
ⅡA族金屬碳酸鹽（MCO3）熱分解的實質是金屬陽離子結合碳酸根中的氧離子使碳酸根分解為二氧化碳。判斷碳酸鹽的熱穩定性，首先得從碳酸根的結構出發分析其特點以及與堿土金屬離子間的作用。
1.1 離子極化作用的影響
由于求算熱力學分解溫度時作了近似處理，所以計算結果與實際有差別。但計算結果符合MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3熱分解所需溫度越來越高的順序。
2.2 分解反應的ΔrHmθ
MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3的分解反應可設計成如下熱力學循環：
參考文獻：
[1][2][9] Robert C. Weast. CRC Handbook of Chemsstry and Physics. 66th Edition， CRC Press， Inc， 1985：D-100.
[3]南京大學.無機及分析化學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002：146.
[4]張衡中.碳酸鹽分解溫度的變化規律[J].有色金屬，1994，（8）：60.
[5]北京師范大學，華中師范大學，南京師范大學無機化學教研室.無機化學（上冊）（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2011：233.
[6]南京大學.無機及分析化學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002：442～445.
[7]麥松威，周公度，李偉基.高等無機結構化學[M].北京：北京大學出版社，香港中文大學出版社，2001：88～89.
[8]張燦九.晶格能效應及其應用[J].湖南師范大學自然科學學報，1994，（1）：50.
摘要：對ⅡA族金屬碳酸鹽熱穩定性順序與晶格能大小順序不一致的緣由，從結構和能量兩個方面對ⅡA族金屬碳酸鹽的熱穩定性進行了對比分析，詮釋了MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3熱穩定性遞增的原因，以期有助于中學化學教學。
關鍵詞：ⅡA族金屬碳酸鹽；熱穩定性；晶格能；離子極化
文章編號：1005–6629（2014）7–0091–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
人教版普通高中課程標準實驗教科書《化學反應原理》對離子晶體的熱穩定性有“晶格能越大，形成的離子晶體越穩定”的結論，并以ⅡA族金屬氧化物的晶格能和熱穩定性數據進一步證實了上述結論。MgO、CaO、SrO、BaO的晶格能[1]（kJ·mol-1）分別為3791、3401、3223、3054，與ⅡA族金屬氧化物同為離子晶體的MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3的晶格能[2]（kJ·mol-1）分別為3122、2810、2688、2554。根據教材結論，ⅡA族金屬碳酸鹽自上而下的熱穩定性應該越來越差，但緊鄰晶格能的[科學視野]卻有如下描述：101 kPa下，MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3的熱分解溫度（℃）分別為402、900、1172、1360。
為什么ⅡA族金屬碳酸鹽的熱穩定性順序與晶格能大小順序會不一致呢？為了弄清楚其中的緣由，筆者從兩個方面對該問題展開討論和分析：
1 結構角度
ⅡA族金屬碳酸鹽（MCO3）熱分解的實質是金屬陽離子結合碳酸根中的氧離子使碳酸根分解為二氧化碳。判斷碳酸鹽的熱穩定性，首先得從碳酸根的結構出發分析其特點以及與堿土金屬離子間的作用。
1.1 離子極化作用的影響
由于求算熱力學分解溫度時作了近似處理，所以計算結果與實際有差別。但計算結果符合MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3熱分解所需溫度越來越高的順序。
2.2 分解反應的ΔrHmθ
MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3的分解反應可設計成如下熱力學循環：
參考文獻：
[1][2][9] Robert C. Weast. CRC Handbook of Chemsstry and Physics. 66th Edition， CRC Press， Inc， 1985：D-100.
[3]南京大學.無機及分析化學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002：146.
[4]張衡中.碳酸鹽分解溫度的變化規律[J].有色金屬，1994，（8）：60.
[5]北京師范大學，華中師范大學，南京師范大學無機化學教研室.無機化學（上冊）（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2011：233.
[6]南京大學.無機及分析化學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002：442～445.
[7]麥松威，周公度，李偉基.高等無機結構化學[M].北京：北京大學出版社，香港中文大學出版社，2001：88～89.
[8]張燦九.晶格能效應及其應用[J].湖南師范大學自然科學學報，1994，（1）：50.
摘要：對ⅡA族金屬碳酸鹽熱穩定性順序與晶格能大小順序不一致的緣由，從結構和能量兩個方面對ⅡA族金屬碳酸鹽的熱穩定性進行了對比分析，詮釋了MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3熱穩定性遞增的原因，以期有助于中學化學教學。
關鍵詞：ⅡA族金屬碳酸鹽；熱穩定性；晶格能；離子極化
文章編號：1005–6629（2014）7–0091–02 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B
人教版普通高中課程標準實驗教科書《化學反應原理》對離子晶體的熱穩定性有“晶格能越大，形成的離子晶體越穩定”的結論，并以ⅡA族金屬氧化物的晶格能和熱穩定性數據進一步證實了上述結論。MgO、CaO、SrO、BaO的晶格能[1]（kJ·mol-1）分別為3791、3401、3223、3054，與ⅡA族金屬氧化物同為離子晶體的MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3的晶格能[2]（kJ·mol-1）分別為3122、2810、2688、2554。根據教材結論，ⅡA族金屬碳酸鹽自上而下的熱穩定性應該越來越差，但緊鄰晶格能的[科學視野]卻有如下描述：101 kPa下，MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3的熱分解溫度（℃）分別為402、900、1172、1360。
為什么ⅡA族金屬碳酸鹽的熱穩定性順序與晶格能大小順序會不一致呢？為了弄清楚其中的緣由，筆者從兩個方面對該問題展開討論和分析：
1 結構角度
ⅡA族金屬碳酸鹽（MCO3）熱分解的實質是金屬陽離子結合碳酸根中的氧離子使碳酸根分解為二氧化碳。判斷碳酸鹽的熱穩定性，首先得從碳酸根的結構出發分析其特點以及與堿土金屬離子間的作用。
1.1 離子極化作用的影響
由于求算熱力學分解溫度時作了近似處理，所以計算結果與實際有差別。但計算結果符合MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3熱分解所需溫度越來越高的順序。
2.2 分解反應的ΔrHmθ
MgCO3、CaCO3、SrCO3、BaCO3的分解反應可設計成如下熱力學循環：
參考文獻：
[1][2][9] Robert C. Weast. CRC Handbook of Chemsstry and Physics. 66th Edition， CRC Press， Inc， 1985：D-100.
[3]南京大學.無機及分析化學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002：146.
[4]張衡中.碳酸鹽分解溫度的變化規律[J].有色金屬，1994，（8）：60.
[5]北京師范大學，華中師范大學，南京師范大學無機化學教研室.無機化學（上冊）（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2011：233.
[6]南京大學.無機及分析化學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2002：442～445.
[7]麥松威，周公度，李偉基.高等無機結構化學[M].北京：北京大學出版社，香港中文大學出版社，2001：88～89.
[8]張燦九.晶格能效應及其應用[J].湖南師范大學自然科學學報，1994，（1）：50.
