在許多化學(xué)反應(yīng)里,作為一個整體參加反應(yīng),好像一個原子一樣,這樣的原子集團叫做原子團.原子團又叫根或基團,如氫氧根OH-、硝酸根NO3- 、碳酸根CO32-、硫酸根SO42-、氯酸根ClO3-、磷酸根PO43-、碳酸氫根HCO3-、銨根NH4+等.值得注意的是：原子團不能獨立存在,只是化合物的一個組成部分.在溶液中原子團作為一個整體參加反應(yīng).各種原子團都有自己的特性反應(yīng),如CO32 -遇酸變成CO2,SO 42-遇Ba2+產(chǎn)生不溶于稀硝酸的白色沉淀,OH-使酚酞試液變成紅色等.利用特性反應(yīng)可以檢驗根的存在.注意區(qū)分錳酸根MnO42-和高錳酸根MnO4-,兩者組成相同,但其中錳元素的化合價不同,所以根價不同.原子團的化合價等于根內(nèi)各元素化合價的代數(shù)和.
原子團簇獨特的性質(zhì)源于其結(jié)構(gòu)上的特點,因其尺寸小,處于表面的原子比例極高,而表面原子的幾何構(gòu)型、自旋狀態(tài)以及原子間作用力都完全不同于體相內(nèi)的原子.材料的性質(zhì)與內(nèi)部單元的表面性質(zhì)息息相關(guān).例如僅僅通過調(diào)節(jié)團簇的大小,物質(zhì)特性就有極大的不同,10 個鐵原子的團簇在催化氨合成時要比17個鐵原子的團簇效能高出1000倍.
伴隨著尺寸而來的另一效應(yīng)是量子效應(yīng),原子團簇的研究即證明了許多量子力學(xué)的假設(shè)和預(yù)言,提出了無數(shù)更有趣的新問題.例如在由純金屬原子組成的多面體團簇中,只有當(dāng)原子數(shù)是“幻數(shù)系列”,即為2、8、20、28、50、82、126……時,結(jié)構(gòu)才是穩(wěn)定的,甚至在加熱到液態(tài)時也不會被破壞.同樣的“幻數(shù)系列”在元素周期律中早已為人所知,但其理論解釋至今仍無定論.
團簇的科學(xué)研究正處于蓬勃發(fā)展的階段,除去理論上的極大意義之外,原子團簇在聲、電、光、磁等方面的實際應(yīng)用更是人們努力的方向.
認(rèn)識原子團要注意：
(1)原子團是分子中的一部分.在三種或三種以上元素組成的化合物中,其分子常含有某種原子團.
(2)原子團不是在任何化學(xué)反應(yīng)中都保持不變.在有些化學(xué)反應(yīng)中,原子團會發(fā)生變化,如：反應(yīng)中,氯酸鉀中的氯酸根發(fā)生了變化.
(3)原子團通常稱作“根”或“根離子”.書寫原子團符號時應(yīng)注明它所帶的電荷,如：ClO3-、SO42-、OH-、NH4+等,不要把原子團符號當(dāng)成化學(xué)式,如把硫酸根(SO42-)誤認(rèn)為是四氧化硫.
KMnO4中的原子團MnO42-和K2MnO4中的原子團MnO42-是不同的原子團.前者叫高錳酸根,后者叫錳酸根