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关于胆矾的结构与结晶水的脱失

2010-04-19 11:51阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1660058691

张老师在他的博客C3H3中介绍了一道以胆矾晶体（CuSO4·5H2O）加热失水为内容的试题。关于胆矾的晶体结构与失水的问题，不同资料有写不同的说法。下面举几个例子。
（1）中国地质博物馆的网上资料有以下说明：
晶体结构：CuSO4·5H2O晶体结构中，Cu离子呈八面体配位，为四个H2O和两个O所围绕。第五个H2O与Cu八面体中的两个H2O和[SO4]2+中的两个O连接，呈四面体状，在结构中起缓冲作用。
差热曲线分析：差热曲线在185℃时出现显著的吸热谷。310℃时出现较小的吸热谷，是由于脱水引起的。当加热至805℃和875℃时出现两个连续的吸热谷是由于脱失硫酸根引起的。
（2）一些高校无机化学教材用类似如下的简单平面结构式表示CuSO4·5H2O的结构。

关于胆矾的结构与结晶水的脱失

教材还说明，胆矾加热至375K先失去上图左边的2个非氢键水，到423K又失去上图右边所示的（标号3、4）的2个水分子，加热到523K失以氢键与硫酸根结合的水。
（3）《中学百科全书-化学卷》（97年版）对CuSO4·5H2O结构的说明是：
4个水分子以平面四边形配位在铜离子周围，第5个水分子以氢键把硫酸根中的氧原子和铜离子配位的水分子结合在一起。
按这一说明，结构图式可以用广东09年高考化学试题27所引用的下列结构示意图表示：

关于胆矾的结构与结晶水的脱失

该资料还说明，胆矾加热至102℃先失去2个水分子，到113℃又失去2个水分子，加热到258℃再失去一个水分子。
（4）还有一些网上资料提供了其他说法，如：五水硫酸铜在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥空气中会逐渐风化，加热至45℃时失去二分子结晶水，110℃时失去四分子结晶水，150℃时失去全部结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为五水硫酸铜。
对几个资料做比较分析，可以看到，几个资料都说明胆矾晶体（CuSO4·5H2O）中4个水分子与铜离子以配位键结合，另一个水分子以氢键分别与硫酸根离子、与铜离子配位的水分子结合。
由于5个水分子在晶体中结合方式不同，因此加热失水所需要的温度也不同，只与铜离子以配位键结合的2个水分子先失去，与铜离子以配位键结合又以氢键与第5个水分子结合的2个水分子在更高一些的温度下失去，最后失去的是以4个氢键与硫酸根离子、配位水结合的第5个结晶水。
区分胆矾晶体（CuSO4·5H2O）中的结晶水分子是以是晶体失水时所克服的作用力大小区分3种，还是以是否与铜离子形成配位键结合区分为2种，都可以说的通。但是，如果不讲前提条件，只说CuSO4·5H2O中5个水分子可以分几种，就让人为难了。

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