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1、China West Normal University硫化物溶解性与金属阳离子硫化物溶解性与金属阳离子结构的关系结构的关系主讲教师：张运陶主讲教师：张运陶 西华师范大学化学化工学院西华师范大学化学化工学院China West Normal University 1 1、金属离子的、金属离子的H H2 2S S系统分组系统分组 China West Normal University 2 2、H H2 2S S系统分组的理论基础系统分组的理论基础 离子极化理论：极化作用和变形性离子极化理论：极化作用和变形性 金属硫化物的溶解性主要决定于阳离子极化作用的大金属硫化物的溶解性主要决定于阳离子极化作
2、用的大小。小。阳离子极化作用：离子电荷阳离子极化作用：离子电荷Z Z（成正比）成正比）离子半径离子半径r r（成反比）成反比）阳离子的价层电子数阳离子的价层电子数 1818e e和（和（18+218+2）e 9-17e 8ee 9-17e 8e China West Normal University 3 3、以前对、以前对H H2 2S S系统分组的一些解释系统分组的一些解释徐光宪先生用徐光宪先生用Z Z2 2/r/r解释解释H H2 2S S系统分组。例如：系统分组。例如：第第 组组 Z Z2 2/r/r 2 2 第第 组组 7 7 Z Z2 2/r/r 2 2陈顺方用离子外壳电子构型、离
3、子势陈顺方用离子外壳电子构型、离子势（Z/rZ/r）解释解释H H2 2S S系统分组。系统分组。China West Normal University 结论：结论：硫化物的溶解性与阳离子的结构紧密相关。硫化物的溶解性与阳离子的结构紧密相关。China West Normal University4 4、硫化物分组的结构信息挖掘、硫化物分组的结构信息挖掘 表示阳离子极化力的结构参数：表示阳离子极化力的结构参数：有效核电荷有效核电荷Z*阳离子的价层电子数阳离子的价层电子数n 离子半径离子半径r Z*2/r China West Normal University 1 1组：组：1 1；2 2组
4、：组：2-102-10；3 3组：组：11-2111-21；4 4组：组：22-2522-25；5 5组：组：26-3026-30。China West Normal University4.14.1阳离子结构信息的因子分析阳离子结构信息的因子分析 特征值累计贡献百分率达特征值累计贡献百分率达96.2%的第一、第二两个公的第一、第二两个公因子的构成情况。因子的构成情况。公因子公因子1由原始变量由原始变量Z*、n、Z*2/r组合而成，公因子组合而成，公因子2则由原始变量则由原始变量r单独构成。单独构成。原始变量原始变量Z*、n、Z*2/r和原始变量和原始变量r之间则相互独立。之间则相互独立。Ch
5、ina West Normal University 4.24.2阳离子结构信息的阳离子结构信息的双双因子分析因子分析 图图1 1 r rZ Z*2*2/r/r图图 (a)a)用分组号表示用分组号表示3030种硫化物的分组；种硫化物的分组；(b)b)用样本序号表示用样本序号表示3030种硫化物的分组。种硫化物的分组。China West Normal University 图图2 r rZ Z*图图 (a)a)用分组号表示用分组号表示3030种硫化物的分组；种硫化物的分组；(b)b)用样本序号表示用样本序号表示3030种硫化物的分组。种硫化物的分组。China West Normal Univ
6、ersity 用用Z Z*2*2/r/r项数据也可以将项数据也可以将2 25 5组进行区分：组进行区分：阳离子第二组阳离子第二组Z Z*2*2/r/r值为值为274.4274.4457.5457.5；第三组为第三组为103.3103.3267.5267.5；第四组为第四组为67.267.283.183.1；第五组为第五组为7.567.5653.253.2。China West Normal University 5 5、硫化物溶解度变化的结构信息挖掘、硫化物溶解度变化的结构信息挖掘 5.1按周期和族变化的结构信息挖掘按周期和族变化的结构信息挖掘5.1.1 第一过渡系硫化物溶解度变化分析第一过渡
7、系硫化物溶解度变化分析 M M2+2+离离子子的的Z Z*、n n、Z Z*2*2/r/r数数据据都都是是按按MnMn、FeFe、CoCo、NiNi、ZnZn的的顺顺序序增增大大，相相应应硫硫化化物物pKmpKm的的总总的的变变化化趋趋势势是是随随Z Z*、n n及及Z Z*2*2/r/r的增大而增大。的增大而增大。China West Normal University 5.1.2 5.1.2 同族硫化物溶解度变化分析同族硫化物溶解度变化分析 AsAs分分族族和和ZnZn副副族族硫硫化化物物的的pKmpKm均均随随Z Z*增增大大而而增增大大，随随r r增大而减小。增大而减小。AsAs分分族
8、族硫硫化化物物的的pKmpKm随随Z Z*2*2/r/r增增大大而而减减小小，ZnZn副副族族硫硫化物的化物的pKmpKm随随Z Z*2*2/r/r增大而增大。增大而增大。*AsAs分族硫化物为分族硫化物为 M M2 2S S3 3 ZnZn副族硫化物为副族硫化物为 MSMSChina West Normal University 形成形成AsAs分族和分族和ZnZn副族硫化物的副族硫化物的pKmpKm随随Z Z*2*2/r/r的变化则截然的变化则截然相反相反的原因：的原因：Z*的变化：的变化：As分族的分族的As、Sb之间，之间，Sb、Bi之间和之间和Zn副族的副族的Zn、Cd之间，之间，C
9、d、Hg之间的差值之间的差值(绝对值绝对值)均分别是均分别是1.5和和2.1；r的变化：的变化：As分族的分族的As、Sb之间，之间，Sb、Bi之间的差值之间的差值(绝对绝对值值)分别是分别是21、30pm，而而Zn副族的副族的Zn、Cd之间，之间，Cd、Hg之间的差值之间的差值(绝对值绝对值)分别是分别是15、14pm，明显小于明显小于As分族的变化。分族的变化。China West Normal University 5.25.2按阳离子价态变化的结构信息挖掘按阳离子价态变化的结构信息挖掘 5.2.1+25.2.1+2价金属硫化物溶解度变化分析价金属硫化物溶解度变化分析 6 6种种结结构构
10、信信息息参参数数作作为为自自变变量量（4 4种种结结构构信信息息参参数数加加上上Z Z*/r/r、Z Z*/r/r2 2），pKmpKm作作因因变变量量，逐逐步步回回归归分分析析建建立立的的回回归方程为：归方程为：pKmpKm=23.637+1.745Z=23.637+1.745Z*-5.648n+0.231Z-5.648n+0.231Z*2*2/r/r 相关系数相关系数 R=0.974R=0.974 China West Normal University 5.2.25.2.2高价金属硫化物溶解度变化分析高价金属硫化物溶解度变化分析 高高价价金金属属硫硫化化物物pKmpKm随随着着金金属属离离子子的的Z Z*增增加加而而增增大大，随随着着r r的增大而减小。的增大而减小。6 6、结语结语China West Normal University 谢谢！