阴离子

阴离子是指带一个或多个负电荷的离子，亦称“负离子”。阴离子用符号“－”表示。^[1]

阴离子是原子由于自身的吸引作用从外界吸引到一个或几个电子使其最外层电子数达到8个或2个电子的稳定结构。 半径越小的原子其吸收电子的能力也就越强，就越容易形成阴离子，非金属性就越强。常见阴离子有氯离子Cl- ，硫离子S2- ，氢氧根OH-等。酸根阴离子有硝酸根离子NO3-，硫酸根离子S042-，碳酸根离子C032-等。阴离子是带负电荷的离子，核电荷数=质子数。^[1]

溶剂中的阴离子和阳离子作用称为中和反应，溶剂通过中和反应，阴离子和阳离子结合成新的稳定分子。离子液体既可用作反应介质，还可起到催化和助催化作用。离子液体已经广泛应用于催化二氧化碳转化反应、生物质转化反应、加氢反应、氧化反应、开环反应和水解反应等。^[1][2]　　

原子失去或获得电子后所形成的带电粒子叫离子，例如钠离子。带电的原子团亦称“离子”,如硫酸根离子。某些分子在特殊情况下，亦可形成离子。^[1]

带一个或多个负电荷的离子称为“负离子”，亦称“阴离子”。

很多阴离子是原子由于自身的吸引作用从外界吸引到一个或几个电子使其最外层电子数达到8个或2个电子的稳定结构。半径越小的原子其吸收电子的能力也就越强，就越容易形成阴离子，非金属性就越强。非金属性最强元素是氟。原子最外层电子数大于4的电子，形成阴离子（非金属物质显负价，阴离子用符号“－”表示）。^[1]

阴离子:

氯离子:C1-

氧离子:02-

硫离子:S2-

氢氧根离子:OH-

硝酸根离子:NO3-

硫酸根离子:S042-

碳酸根离子:C032-

磷酸根离子:PO4 3-

高锰酸根离子:Mn04-

锰酸根离子:Mn04 2-^[3]

参考资料^[3]

对含氧酸来讲，中性分子对外来电子斥力小。而酸根阴离子对外来电子斥力大，含氧酸氧化性的高低主要表现为酸分子获得电子能力的大小。

浓度相同时，同一元素的不同含氧酸，酸强度越低，在水溶液中含有的中性酸分子越多，表现出的氧化性越强。例如HCIO>HCIO2>HCIO3>HCIO4，H2SO3>H2SO4，HNO2>HHO3。

同种含氧酸浓度越大，溶液中的pH越低，酸分子越多，氧化性越强，在中性或碱性溶液中往往氧化性较弱或表现不出氧化性。如浓硫酸H₂SO4、浓硝酸NHO₃和浓高氣酸HCI0等都是强氧化剂，在中性或碱性溶液中，硫酸根、硝酸根和高氯酸根几乎表现不出氧化性。^[4]

名称化学式合称砷酸根离子AsO43−砷酸盐亚砷酸根离子AsO33−亚砷酸盐硼酸根离子BO33−硼酸盐溴酸根离子BrO3−溴酸盐次溴酸根离子BrO−次溴酸盐碳酸根离子CO32−碳酸盐碳酸氢根离子HCO3−碳酸氢盐氢氧根离子OH−氢氧化物氯酸根离子ClO3−氯酸盐高氯酸根离子ClO4−高氯酸盐亚氯酸根离子ClO2−亚氯酸盐次氯酸根离子ClO−次氯酸盐铬酸根离子CrO42−铬酸盐二铬酸根离子Cr2O72−二铬酸盐碘酸根离子IO3−碘酸盐硝酸根离子NO3−硝酸盐亚硝酸根离子NO2−亚硝酸盐磷酸根离子PO43−磷酸盐亚磷酸根离子HPO32−亚磷酸盐磷酸一氢根离子HPO42−磷酸一氢盐磷酸二氢根离子H2PO4−磷酸二氢盐锰酸根离子MnO42−锰酸盐高锰酸根离子MnO4−高锰酸盐硫酸根离子SO42−硫酸盐硫代硫酸根离子S2O32−硫代硫酸盐硫酸氢根离子HSO4−硫酸氢盐亚硫酸根离子SO32−亚硫酸盐亚硫酸氢根离子HSO3−亚硫酸氢盐过硫酸根离子S2O82−过硫酸盐硅酸根离子SiO44−硅酸盐偏硅酸根离子SiO32−偏硅酸盐铝硅酸根离子AlSiO4−铝硅酸盐

名称化学式合称乙酸根(醋酸根)离子C2H3O2−乙酸盐甲酸根离子HCO2−甲酸盐草酸根离子C2O42−草酸盐草酸氢根离子HC2O4−草酸氢盐

名称化学式合称硫化氢根离子HS−硫化氢盐碲离子Te2−碲化物氨基负离子NH2−氨基盐氰酸根离子OCN−氰酸盐硫氰酸根离子SCN−硫氰酸盐氰离子CN−氰化物

参考资料^[5][6]

名称化学式颜色高锰酸根离子MnO4-紫色锰酸根离子MnO42-绿色铬酸根离子CrO42-黄色重铬酸根离子Cr2O72-橙色溴离子Br-淡黄色

参考资料^[7][6]

在水溶液中电离出的阴离子全部都是OH-的物质叫碱，离出的阳离子全部都是H+的物质叫酸。酸碱中和反应指酸和碱互相交换成分,生成盐和水的反应。中和反应的实质是：H+和OH-结合生成水，或者是酸+碱→盐+水，但有盐和水生成的反应，不一定是中和反应。所以只要酸碱发生了反应就叫中和，不管进行到何种程度，判断是完全中和是以酸碱是否恰好完全反作为标准的。^[8]

中和反应原理溶于水后在水中被电离成自由移动的阴离子和阳离子。例如HCl被电离成氢离子(H+)和氯离子(Cl-)，而NaOH被电离成钠离子(Na+)和氢氧根离子(OH-)。氢离子和氢氧根离子结合成极难被电离的水，所以溶液中剩下的是钠离子和氯离子。钠离子和氯离子在溶液中依然处于被电离的状态并不结合。但是生成物是NaCl。所以中和反应的实质就是酸与碱作用生成盐和水的反应。^[8]

酸碱反应的本质是H+与OH-结合生成水的反应。水溶液的酸碱性是通过溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度衡量的，即氢离子浓度越大，酸性越强；氢氧根离子浓度越大，碱性越强。氢离子或氢氧根离子中一者浓度增加时，另一者浓度必然下降，酸和碱是对立的。酸碱度用PH值来表示，pH=7为中性，pH越小，溶液的酸性越强；pH越大，溶液的碱性越强。^[9]

阴离子在催化反应中的作用主要有以下几点：

改变反应途径：通过与反应物形成特定的化学键或中间体，改变反应的历程，降低反应的活化能，使反应更容易进行。例如，在一些有机反应中，阴离子可以作为亲核试剂攻击反应物分子，引发反应。^[10][11]影响催化剂活性：不同的阴离子与催化剂的相互作用方式不同，会影响催化剂的活性中心的电子云密度、空间构型等，进而影响催化剂的活性和选择性。如在某些金属催化的反应中，阴离子的配位能力会影响金属催化剂的活性和产物的选择性。^[10][11]调节反应体系的酸碱度：一些阴离子可以在反应体系中释放或接受质子，从而调节反应体系的酸碱度，创造有利于反应进行的酸碱环境。比如在酸碱催化的酯交换反应中，碱性催化剂中的阴离子可以作为亲核试剂参与反应，同时调节体系的碱性。^[10][11]稳定反应中间体：能够与反应过程中产生的不稳定中间体结合，使其稳定存在，避免中间体的分解或副反应的发生，从而促进反应向目标产物的方向进行。^[10][11]参与电子转移过程：在一些氧化还原催化反应中，阴离子可以作为电子供体或受体，参与电子的转移，促进氧化还原反应的进行，提高反应速率。^[10][11]影响反应物的吸附和活化：阴离子可以影响反应物在催化剂表面的吸附行为和活化程度。例如，某些阴离子可以与反应物形成氢键或其他弱相互作用，增强反应物在催化剂表面的吸附，同时活化反应物分子，提高反应活性。^[10][11]

负离子就是指空气中带负电荷的氧离子，无色无味。它能消除空气中的污染物质，吸收香烟等物质对人体的危害，它被称作“空气维生素”，能促成人体合成和储存维生素，还能使血中的含氧量增加，有利于新陈代谢。一般说来，空气中的负离子含量要达到200个以上，才能维持人体健康需求。离子是带有电气的原子，带有正电的叫正离子，带有负电荷的叫负离子，多是指水蒸气、氧分子等。负离子的形成是许多微粒物质经过空气磨擦，让原子中的电子被迫转移而形成带电离子，比如瀑布，水从高处往下落下时会产生撞击而产生负离子。自然界中，负离子含量最高的地方都是我们向往的度假圣地，如森林里、瀑布旁、大海边，因此负离子被誉为“空气维生素”。^[1]

阴离子聚丙烯酰胺（APAM）是水溶性的高分子聚合物，广泛用于工业废水处理。对于悬浮颗粒浓度高、粒子带阳电荷，水的PH值为中性或碱性的污水，钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理，效果最好。 主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理，如钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理、污泥脱水等。还可用于饮用水澄清和净化处理。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清，促进过滤等效果。^[11]

氧氢、氧氮化合物是属于一类具有混合阴离子配位环境的化合物，被称为混合阴离子化合物(mixed-anion compounds)。与单一阴离子配位的化合物相比（如金属氧化物），金属阳离子与多种阴离子配位形成的混合阴离子配位环境可以显著提高晶体组成单元（如多面体）的自由度，再考虑到不同阴离子特性（电荷、离子半径、电负性、极化率等）的差异，混合阴离子化合物的多样性远远超过单一阴离子化合物。^[12]

熟悉常见阴离子的性质

掌握常见阴离子的分离方法

常见阴离子有以下13种：

在阴离子中，有的遇酸易分解，有的彼此氧化还原而不能共存。故阴离子的分析有以下两个特点：

阴离子在分析过程中容易起变化，不易于进行手续繁多的系统分析。

阴离子彼此共存的机会很少，且可利用的特效反应较多，有可能进行分别分析。

在阴离子的分析中，主要采用分别分析方法，只有在鉴定时，在某些阴离子发生相互干扰的情况下，才适当采取分离手段。但采用分别分析方法，并不是要针对所研究的全部离子逐一进行检验，而是先通过初步实验，用消去法排除肯定不存在的阴离子，然后对可能存在的阴离子逐个加以确定。^[1]

（1） 与 BaCl2的反应

在13支离心试管中分别滴加SO42、SiO32、 PO43-、SO32-、 CO32-、 S2O32、S2-、Cl- 、Br-、I-、NO3-、NO2-、Ac-,各2滴，然后滴加一滴0.5M BaCl2。

反应方程式：

1) Ba2++ SO42-=BaSO4↓（白）

BaSO4↓+HCl=

2) Ba2++ SiO32-=BaSiO3↓（白）

BaSiO3+2HCl=H2SiO3↓(胶状)+BaCl2

3) 3 Ba2++2 PO43-=Ba3(PO4)2↓（白）

Ba3(PO4)2+3 HCl= BaCl2+H3PO4

4) Ba2++ CO32-=BaCO3↓（白）

BaCO3+2 HCl= BaCl2+H2O+CO2↑

5) Ba2++ SO32-=BaSO3↓（白）

BaSO3+2HCl= BaCl2+H2O+SO2↑

6) Ba2++ S2O32-=BaS2O3 ↓（白）

BaS2O3+2 HCl= BaCl2+H2O+SO2↑+S↓

而S2-、、Br-、I-、NO3-、NO2-、Ac-中加入BaCl2后无现象。

与AgNO3的反应

反应方程式：

7) 2Ag++ SO42-=Ag2SO4 ↓（白）

Ag2SO4+HNO3=

8）2Ag++ SiO32-=Ag2SiO3 ↓（白）

Ag2SiO3+2HNO3=H2SiO3+2AgNO3

9）3 Ag++ PO43-=Ag3PO4 ↓（黄）

Ag3PO4+3 HNO3= AgNO3+ H3PO4

10）2Ag++ CO32-=AgCO3 ↓（白）

AgCO3+2HNO3=2AgNO3+H2O+CO2↑

11）2Ag++ SO32-=Ag2SO3 ↓（黄）

Ag2SO3+2HNO3=2AgNO3+H2O+ SO2↑

12）2Ag++ 2S2-=Ag2S↓（黑）

13）Ag++ Cl-=AgCl↓（白）

AgCl+ HNO3=

14）Ag++ Br-=AgBr↓（黄）

AgBr+ HNO3=

15）Ag++ I-=AgI ↓（黄）

AgI+ HNO3=

其它离子如NO3-、NO2-、Ac-无明显现象。

参考资料^[1]

待检离子：SO32-、 CO32-、 S2O32、S2-、NO2-

反应方程式：

16）2H++ CO32-= H2O+CO2↑

17) 2H++ SO32-= H2O+SO2↑

18) 2H++ S2O32-= H2O+SO2↑+S↓（黄）

19) 2H++ S2-= H2S↑

20) 2H++ NO2-=NO↑+ H2O

参考资料^[1]

氧化性试验

21） 2I-+ 4H++ 2NO2-= 2NO↑+ 2H2O+I2

其余离子无明显现象。

参考资料^[1]

还原性试验

KMnO4试验

22）2MnO4-+ 5SO32- + 6H+ =2Mn2++ 5SO42- +3H2O

23) 4MnO4-+ 5S24O32-+ 9H+= 10SO42-+4Mn2++18H2O

24) 2MnO4-+ 10Br-+ 16H+ =2Br2+2Mn2++8H2O

25) 2MnO4-+ 10 I-+ 16H+ =2I2+2Mn2++8H2O

26) 2MnO4-+ 5NO2-+ 16H+= 5NO3-+2Mn2++8H2O

27) 2MnO4-+ 10Cl-+ 16H+=5Cl2+2Mn2++8H2O

28) 2 MnO4-+ 5S2-+ 16H+ = 5S↓（黄）+2Mn2++8H2O

其余离子无明显现象

参考资料^[1]

I2-淀粉试验

I2 + S2- = 2I- + S↓

I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62

H2O + I2 + 2SO32- = 2H+ + 2I- + SO42

注意事项在观察BaS2O3沉淀时，如果没有沉淀， 应用玻璃棒摩擦试管壁， 加速沉淀生成。

注意观察Ag2S2O3在空气中氧化分解的颜色变化。

在还原性试验时一定要注意， 加的氧化剂KMnO4和I2-淀粉的量一定要少， 因为阴离子的浓度很低。如果氧化剂的用量较大时，氧化剂的颜色变化是不容易看到的。

参考资料^[1]