三碘陰離子

三碘陰離子
Skeletal formula of triiodide	Spacefill model of triiodide
識別
CAS號	14900-04-0
PubChem	105054
ChemSpider	94786
SMILES	I[I-]I;
性質
化學式	I−; 3
莫耳質量	380.71341 g·mol⁻¹
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

在化學中，三碘化物有多種含義。它主要指三碘陰離子——I₃⁻，一種由3個碘原子構成的多碘離子。含有這種離子的化合物有三碘化鈉、三碘化鉈和三碘化銨([NH₄][I₃])。這些化合物中只有單個對應的碘離子。在其他一些化合物中，三碘化物中3個碘原子之間並沒有形成共價鍵，也就是沒有形成三碘陰離子。例如三碘化氮 (NI₃)、三碘化磷、三碘化銻和三碘化鎵 (Ga₂I₆)。一些陽離子理論上有可能同時形成這兩種化合物，三碘化鉈被認為是三碘化鉈(I)，而三碘化鉈(III)還未製得。

三碘陰離子

三碘陰離子是最簡單的多碘離子，一些原子數更多的多碘離子也存在。在溶液中，它在低濃度時顯黃色而在高濃度時為棕色。澱粉與碘單質反應顯紫黑色正是因為形成了這種離子。碘離子不與澱粉反應，碘單質在非極性溶劑中也不能反應。盧戈氏碘液含有碘化鉀，因此大量的碘能溶解在其中。

碘酒是將碘溶解在乙醇中配製而成的，它也含有大量的三碘陰離子，因為其中含有碘離子和水。

形成與結構

下面這個吸熱的可逆反應增加了三碘陰離子的濃度：

I₂ + I⁻ ⇌ I₃⁻

這個反應屬於錯合反應。這個反應與硫化鈉和硫單質的反應類似，但高級的多碘離子具有支鏈而多硫離子是鏈狀的。^[1]

這種離子是直線型的，與價層電子對互斥理論的預測相同。對這種超價離子的簡單解釋是三中心四電子鍵。三碘化物中的鍵角和鍵長並不相同，取決於陽離子的性質。

三碘陰離子在溶液中的鍵長與鍵角由溶劑的性質決定。質子溶劑會集中三碘陰離子的負電荷，使它不對稱。^[2]^[3]舉個例子，甲醇中的三碘陰離子呈角形，其負電荷集中在較長的鍵上。^[4]

少數幾個化合物中三碘陰離子的有關鍵長與鍵角的差別列在下表中：

化合物	I_a–I_b (pm)	I_b–I_c (pm)	鍵角 (°)
TlI₃	306.3	282.6	177.9
RbI₃	305.1	283.3	178.11
CsI₃	303.8	284.2	178.00
NH₄I₃	311.4	279.7	178.55
甲醇溶液^[4]	309.0	296.0	152.0

但是在與大陽離子形成的化合物(C
6H
5)
4AsI
3中，兩個I-I鍵的鍵長卻是相等的。這可能是因為大陽離子的極化能力較弱，對陰離子的影響較小^[5]。

參考資料

^ Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
^ Johnson, Alan E.; Myers, Anne B. Solvent Effects in the Raman Spectra of the Triiodide Ion: Observation of Dynamic Symmetry Breaking and Solvent Degrees of Freedom. The Journal of Physical Chemistry. 1 January 1996, 100 (19): 7778–7788 [2024-01-19]. ISSN 0022-3654. doi:10.1021/jp953052x. （原始內容存檔於2022-11-26）（英語）.
^ Lynden-Bell, R. M.; Kosloff, R.; Ruhman, S.; Danovich, D.; Vala, J. Does solvation cause symmetry breaking in the I3− ion in aqueous solution?. The Journal of Chemical Physics. 8 December 1998, 109 (22): 9928–9937. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.477659.
^ ^4.0 ^4.1 Heo, Jun; Kim, Jong Goo; Choi, Eun Hyuk; Ki, Hosung; Ahn, Doo-Sik; Kim, Jungmin; Lee, Seonggon; Ihee, Hyotcherl. Determining the charge distribution and the direction of bond cleavage with femtosecond anisotropic x-ray liquidography. Nature Communications. 26 January 2022, 13 (1): 522. ISSN 2041-1723. PMC 8792042 . PMID 35082327. doi:10.1038/s41467-022-28168-0 （英語）.
^ 劉新錦、朱亞先、高飛. 《无机元素化学》. 北京: 科學出版社. 2010: P153. ISBN 978-7-03-026399-5.

參見

外部連結

[1] Wells, A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry, Oxford: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.

[2] Johnson, Alan E.; Myers, Anne B. Solvent Effects in the Raman Spectra of the Triiodide Ion: Observation of Dynamic Symmetry Breaking and Solvent Degrees of Freedom. The Journal of Physical Chemistry. 1 January 1996, 100 (19): 7778–7788 [2024-01-19]. ISSN 0022-3654. doi:10.1021/jp953052x. （原始內容存檔於2022-11-26）（英語）.

[3] Lynden-Bell, R. M.; Kosloff, R.; Ruhman, S.; Danovich, D.; Vala, J. Does solvation cause symmetry breaking in the I3− ion in aqueous solution?. The Journal of Chemical Physics. 8 December 1998, 109 (22): 9928–9937. ISSN 0021-9606. doi:10.1063/1.477659.

[nat-4] 4.0 ^4.1 Heo, Jun; Kim, Jong Goo; Choi, Eun Hyuk; Ki, Hosung; Ahn, Doo-Sik; Kim, Jungmin; Lee, Seonggon; Ihee, Hyotcherl. Determining the charge distribution and the direction of bond cleavage with femtosecond anisotropic x-ray liquidography. Nature Communications. 26 January 2022, 13 (1): 522. ISSN 2041-1723. PMC 8792042 . PMID 35082327. doi:10.1038/s41467-022-28168-0 （英語）.

[5] 劉新錦、朱亞先、高飛. 《无机元素化学》. 北京: 科學出版社. 2010: P153. ISBN 978-7-03-026399-5.

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閱論編元素化合物專題
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