同多酸是由同种元素的简单含氧酸分子通过缩合作用形成的多酸类化合物,其对应阴离子称为同多阴离子。典型实例包括七钼酸铵(含Mo7O246-阴离子)和重铬酸(H2Cr2O7)。这类化合物的形成与溶液酸度及浓度密切相关,例如浓硫酸介质中CrO3。多酸化学研究已有近200年历史,同多酸作为重要研究对象在催化、材料领域具有应用价值。
结构与组成
同多阴离子通常由多个含氧酸基本单元通过共享氧原子连接形成。Anderson型结构作为典型代表,由七个共边MO6八面体构成,其中β型[Mo7O24]6-即为七钼酸根阴离子。这种缩合结构在不同金属元素中呈现规律性变化,钒、钼、钨等元素易形成聚合度不同的同多酸。
命名规则
2Cr2O72S2O5称为焦硫酸)作为词头。更高聚合度的同多酸则直接使用聚合数命名,如H2Cr3O10称为三铬酸。
形成条件
同多酸的形成依赖酸性环境和适当浓度。以铬酸为例,当CrO3溶液浓度升高时,H2CrO4逐步转化为H2Cr2O7、H2Cr3O10及H2Cr4O13,该过程可通过酸化高浓度溶液实现。钼酸铵在特定pH值下亦会自发缩合生成七钼酸铵。
典型实例
七钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)是同多酸盐的典型代表,其结构中包含七个钼酸根单元缩合形成的环状阴离子。重铬酸溶液可通过缓慢蒸发CrO3水溶液获得,显示出同多酸在溶液中的动态平衡特性。
研究历史
多酸化学研究始于19世纪中叶,早期工作聚焦于同多酸的合成与结构解析。1921年罗森海姆提出多酸分类理论,为同多酸的系统研究奠定基础。现代分析技术(如X射线衍射)揭示了同多阴离子的精细结构特征。