铜氨配离子结构与稳定性的理论研究

铜(Ⅱ)氨配离子是分析化学教学中配位平衡及配合物的分布特征部分较为经典的配离子之一。现行教材大多只给出了部分铜氨配离子的稳定常数,也并未解释铜氨配离子配位数与稳定性之间的关系。本文使用密度泛函理论,首先通过结构优化给出了铜氨配离子稳定性与配位数和结构的关系,而后进一步通过分析分子内部结构给出了一种回归结构本质的定性解释,既有助于改进教学效果,同时将理论计算应用于分析化学教学过程中,也可增加学生对理论计算的兴趣。

关于铜氨配离子结构解释及稳定性的讨论

本文试通过处理配位化合物的两种理论——价键理论(VB法)和晶体场理论处理铜氨配离子的结构问题,解决一线教师关于其结构困惑,为教学提供理论支撑。

铜（Ⅱ）配合物的Jahn—Teller效应—铜（Ⅱ）氨配离子的构型及稳定性

本文应用晶体场理论以Jaha-Teller效应，说明铜（Ⅱ）氨配离子是稳定的配离子：[Cu(NH3)4(H2O)2]^2+。由于该配离子的中心体Cu^2+为d^9构型，d电子云非对称分布而产生Jahn-Teller效应，其构型畸变为拉长的八面体，从而消除了轨道的简并性，增加了Jahn-Teller稳定化能，因此相当稳定。当Jahn-Teller效应很显著时，就可以近似地把细长的四角双锥体看成平面正方形，以[Cu(NH3)4]^2+表示了。

铜的化合物与氨的反应

通过实验和理论计算对铜的化合物在氨水中的溶解性进行了讨论 ,侧重讨论了铜的难溶化合物 ,认为铜的难溶化合物在氨水中的溶解性主要取决于难溶物的溶度积常数和铜氨配离子的稳定常数 .

低碱环境下氯化铵强化铜活化闪锌矿的机理

通过单泡浮选、锌溶出量测定、铜吸附量测定以及XPS检测,研究了低碱环境下氯化铵强化铜离子活化闪锌矿浮选的机理。单泡浮选结果表明,低碱下氯化铵能够强化闪锌矿的铜活化浮选。锌溶出量测定结果显示,氯化铵能够促进闪锌矿表面的锌离子溶出;铜吸附量测定表明,加入氯化铵后闪锌矿表面的铜吸附量和吸附速率均显著提高;XPS分析结果显示,随着体系中氯化铵加入量增加,处理后的闪锌矿表面铜硫化物含量升高,氢氧化物含量降低。提出氯化铵强化闪锌矿铜活化机理为:铜氨配离子对铜离子的储存和释放可以维持溶液中较高的铜离子浓度,从而促进铜锌离子的交换活化;溶液中的氨分子能够促进闪锌矿表面氢氧化锌的溶解,进而促进氢氧化铜吸附和转化为铜硫化物活化过程的进行;锌氨配合反应能够促进闪锌矿表面铜锌离子的交换过程,增加表面铜吸附量。

加酸到底可不可行

长沙市长郡中学等十四校2018届高三二联试题中"加酸,能否实现由铜氨配离子向氢氧化铜的转化"的问题困扰了相当一部分师生。该问题可从计算、实验和理论三个方面进行论证,其结论令人信服,无形中又与张希院士提出的"化学教育、研究的三大支柱"观点高度契合。该案例,对解决其他类似问题也有借鉴意义。