陰離子是指原子由于外界作用得到一個或幾個電子，使其最外層電子數(shù)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的離子。陰離子是帶負(fù)電荷的離子，核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)<核外電子數(shù)，所帶負(fù)電荷數(shù)等于原子得到的電子數(shù)。
半徑越小的原子其吸收電子的能力也就越強(qiáng)，就越容易形成陰離子，非金屬性就越強(qiáng)。常見陰離子有氯離子Cl-，硫化物S2-，氫氧根OH-等。酸根陰離子有硝酸根離子NO3-，硫酸根離子SO42-，碳酸根離子CO32-等。
溶劑中的陰離子和陽離子作用稱為中和反應(yīng)，溶劑通過中和反應(yīng)，陰離子和陽離子結(jié)合成新的穩(wěn)定分子。離子液體既可用作反應(yīng)介質(zhì)，還可起到催化和助催化作用。離子液體已經(jīng)廣泛應(yīng)用于催化二氧化碳轉(zhuǎn)化反應(yīng)、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)、加氫反應(yīng)、氧化反應(yīng)、開環(huán)反應(yīng)和水解反應(yīng)等。
陰離子簡介
離子
原子失去或獲得電子后所形成的帶電粒子叫離子，例如鈉離子。帶電的原子團(tuán)亦稱“離子”,如硫酸根離子。某些分子在特殊情況下，亦可形成離子。
負(fù)離子
帶一個或多個負(fù)電荷的離子稱為“負(fù)離子”，亦稱“陰離子”。
很多陰離子是原子由于自身的吸引作用從外界吸引到一個或幾個電子使其最外層電子數(shù)達(dá)到8個或2個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。半徑越小的原子其吸收電子的能力也就越強(qiáng)，就越容易形成陰離子，非金屬性就越強(qiáng)。非金屬性最強(qiáng)元素是氟。原子最外層電子數(shù)大于4的原子，易形成陰離子（非金屬物質(zhì)顯負(fù)價，陰離子用符號“－”表示）。
常見的陰離子
陰離子:
氯離子:Cl-
氧離子:02-
氫氧根:OH-
硝酸根離子:NO3-
硫酸根離子:S042-
碳酸根:C032-
磷酸鹽離子:PO4 3-
高錳酸根離子:Mn04-
錳酸根離子:Mn04 2-
參考資料
酸根陰離子
酸分子理論
對含氧酸來講，中性分子對外來電子斥力小。而酸根陰離子對外來電子斥力大，含氧酸氧化性的高低主要表現(xiàn)為酸分子獲得電子能力的大小。
濃度相同時，同一元素的不同含氧酸，酸強(qiáng)度越低，在水溶液中含有的中性酸分子越多，表現(xiàn)出的氧化性越強(qiáng)。例如HCIO>HCIO2>HCIO3>HCIO4，亞硫酸>硫酸，HNO2>HHO3。
同種含氧酸濃度越大，溶液中的pH越低，酸分子越多，氧化性越強(qiáng)，在中性或堿性溶液中往往氧化性較弱或表現(xiàn)不出氧化性。如濃硫酸H?SO4、硝酸NHO?和濃高氣酸HCI0等都是強(qiáng)氧化劑，在中性或堿性溶液中，硫酸根、硝酸根和高氯酸根幾乎表現(xiàn)不出氧化性。
含氧酸根
有機(jī)酸根離子
其他陰離子
參考資料
離子常見顏色
參考資料
陰離子參與的化學(xué)反應(yīng)
中和反應(yīng)
在水溶液中電離出的陰離子全部都是OH-的物質(zhì)叫堿，離出的陽離子全部都是H+的物質(zhì)叫酸。酸堿中和反應(yīng)指酸和堿互相交換成分,生成鹽和水的反應(yīng)。中和反應(yīng)的實質(zhì)是：H+和OH-結(jié)合生成水，或者是酸+堿→鹽+水，但有鹽和水生成的反應(yīng)，不一定是中和反應(yīng)。所以只要酸堿發(fā)生了反應(yīng)就叫中和，不管進(jìn)行到何種程度，判斷是完全中和是以酸堿是否恰好完全反作為標(biāo)準(zhǔn)的。
中和反應(yīng)原理溶于水后在水中被電離成自由移動的陰離子和陽離子。例如HCl被電離成氫離子(H+)和氯離子(Cl-)，而氫氧化鈉被電離成鈉離子(Na+)和氫氧根(OH-)。氫離子和氫氧根離子結(jié)合成極難被電離的水，所以溶液中剩下的是鈉離子和氯離子。鈉離子和氯離子在溶液中依然處于被電離的狀態(tài)并不結(jié)合。但是生成物是NaCl。所以中和反應(yīng)的實質(zhì)就是酸與堿作用生成鹽和水的反應(yīng)。
酸堿反應(yīng)的本質(zhì)是H+與OH-結(jié)合生成水的反應(yīng)。水溶液的酸堿性是通過溶液中氫離子濃度和氫氧根離子濃度衡量的，即氫離子濃度越大，酸性越強(qiáng)；氫氧根離子濃度越大，堿性越強(qiáng)。氫離子或氫氧根離子中一者濃度增加時，另一者濃度必然下降，酸和堿是對立的。酸堿度用PH值來表示，pH=7為中性，pH越小，溶液的酸性越強(qiáng)；pH越大，溶液的堿性越強(qiáng)。
催化反應(yīng)
陰離子在催化反應(yīng)中的作用主要有以下幾點：
陰離子混合物
空氣中的負(fù)離子
負(fù)離子就是指空氣中帶負(fù)電荷的氧離子，無色無味。它能消除空氣中的污染物質(zhì)，吸收香煙等物質(zhì)對人體的危害，它被稱作“空氣維生素”，能促成人體合成和儲存維生素，還能使血中的含氧量增加，有利于新陳代謝。一般說來，空氣中的負(fù)離子含量要達(dá)到200個以上，才能維持人體健康需求。離子是帶有電氣的原子，帶有正電的叫正離子，帶有負(fù)電荷的叫負(fù)離子，多是指水蒸氣、氧分子等。負(fù)離子的形成是許多微粒物質(zhì)經(jīng)過空氣磨擦，讓原子中的電子被迫轉(zhuǎn)移而形成帶電離子，比如瀑布，水從高處往下落下時會產(chǎn)生撞擊而產(chǎn)生負(fù)離子。自然界中，負(fù)離子含量最高的地方都是我們向往的度假圣地，如森林里、瀑布旁、大海邊，因此負(fù)離子被譽為“空氣維生素”。
陰離子聚丙烯酰胺
陰離子聚丙烯酰胺（APAM）是水溶性的有機(jī)高分子化合物聚合物，廣泛用于工業(yè)廢水處理。對于懸浮顆粒濃度高、粒子帶陽電荷，水的PH值為中性或堿性的污水，鋼鐵廠廢水，電鍍廠廢水，冶金廢水，洗煤廢水等污水處理，效果最好。 主要用于各種工業(yè)廢水的絮凝沉降，沉淀澄清處理，如鋼鐵廠廢水，電鍍廠廢水，冶金廢水，洗煤廢水等污水處理、污泥脫水等。還可用于飲用水澄清和凈化處理。由于其分子鏈中含有一定數(shù)量的極性基團(tuán)，它能通過吸附水中懸浮的固體粒子，使粒子間架橋或通過電荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速懸浮液中粒子的沉降，有非常明顯的加快溶液澄清，促進(jìn)過濾等效果。
氧氫、氧氮化合物
氧氫、氧氮化合物是屬于一類具有混合陰離子配位環(huán)境的化合物，被稱為混合陰離子化合物(mixed-anion compounds)。與單一陰離子配位的化合物相比（如金屬氧化物），金屬陽離子與多種陰離子配位形成的混合陰離子配位環(huán)境可以顯著提高晶體組成單元（如多面體）的自由度，再考慮到不同陰離子特性（電荷、離子半徑、電負(fù)性、極化率等）的差異，混合陰離子化合物的多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單一陰離子化合物。
陰離子實驗
實驗?zāi)康?/h3>
熟悉常見陰離子的性質(zhì)
掌握常見陰離子的分離方法
實驗原理
常見陰離子有以下13種：
在陰離子中，有的遇酸易分解，有的彼此氧化還原而不能共存。故陰離子的分析有以下兩個特點：
陰離子在分析過程中容易起變化，不易于進(jìn)行手續(xù)繁多的系統(tǒng)分析。
陰離子彼此共存的機(jī)會很少，且可利用的特效反應(yīng)較多，有可能需要進(jìn)行分別分析。
在陰離子的分析中，主要采用分別分析方法，只有在鑒定時，在某些陰離子發(fā)生相互干擾的情況下，才適當(dāng)采取分離手段。但采用分別分析方法，并不是要針對所研究的全部離子逐一進(jìn)行檢驗，而是先通過初步實驗，用消去法排除肯定不存在的陰離子，然后對可能存在的陰離子逐個加以確定。
常見陰離子的分離方法
初步實驗
1 沉淀實驗
（1） 與 氯化鋇的反應(yīng)
在13支離心試管中分別滴加SO42-、SiO32-、 PO43-、SO32-、 CO32-、 S2O32-、S2-、Cl- 、Br-、I-、NO3-、NO2-、Ac-,各2滴，然后滴加一滴0.5M BaCl2。
反應(yīng)方程式：
BaSO4↓+HCl=
BaSiO3+2HCl=H2SiO3↓(膠狀)+氯化鋇
Ba3(PO4)2+3 HCl= BaCl2+H3PO4
BaCO3+2 HCl= BaCl2+H2O+CO2↑
BaSO3+2HCl= BaCl2+H2O+二氧化硫↑
BaS2O3+2 HCl= 氯化鋇+H2O+SO2↑+S↓
而S2-、Br-、I-、NO3-、NO2-、Ac-中加入BaCl2后無現(xiàn)象。
與硝酸銀的反應(yīng)
反應(yīng)方程式：
Ag2SO4+硝酸=
8）2Ag++ SiO32-=Ag2SiO3 ↓（白）
Ag2SiO3+2HNO3=H2SiO3+2AgNO3
9）3 Ag++ PO43-=Ag3PO4 ↓（黃）
Ag3PO4+3 HNO3= AgNO3+ H3PO4
10）2Ag++ CO32-=AgCO3 ↓（白）
AgCO3+2HNO3=2硝酸銀+H2O+CO2↑
11）2Ag++ SO32-=Ag2SO3 ↓（黃）
13）Ag++ Cl-=AgCl↓（白）
AgCl+ HNO3=
14）Ag++ Br-=溴化銀↓（黃）
AgBr+ HNO3=
15）Ag++ I-=AgI ↓（黃）
AgI+ HNO3=
其它離子如NO3-、NO2-、Ac-無明顯現(xiàn)象。
參考資料
2 揮發(fā)性實驗
待檢離子：SO32-、 CO32-、 S2O32、S2-、二氧化氮
反應(yīng)方程式：
16）2H++ CO32-= H2O+CO2↑
17) 2H++ SO32-= H2O+二氧化硫↑
18) 2H++ S2O32-= H2O+SO2↑+S↓（黃）
20) 2H++ NO2-=NO↑+ H2O
參考資料
3 氧化還原性試驗
氧化性試驗
21） 2I-+ 4H++ 2NO2-= 2NO↑+ 2H2O+I2
其余離子無明顯現(xiàn)象。
參考資料
還原性試驗
KMnO4試驗
22）2MnO4-+ 5SO32- + 6H+ =2Mn2++ 5SO42- +3H2O
23) 4MnO4-+ 5S24O32-+ 9H+= 10SO42-+4Mn2++18H2O
24) 2MnO4-+ 10Br-+ 16H+ =2Br2+2Mn2++8H2O
25) 2MnO4-+ 10 I-+ 16H+ =2I2+2Mn2++8H2O
26) 2MnO4-+ 5NO2-+ 16H+= 5NO3-+2Mn2++8H2O
27) 2MnO4-+ 10Cl-+ 16H+=5Cl2+2Mn2++8H2O
28) 2 MnO4-+ 5S2-+ 16H+ = 5S↓（黃）+2Mn2++8H2O
其余離子無明顯現(xiàn)象
參考資料
I2-淀粉試驗
I2 + S2 = 2I- + S↓
I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62
H2O + I2 + 2SO32- = 2H+ + 2I- + SO42
注意事項在觀察BaS2臭氧沉淀時，如果沒有沉淀， 應(yīng)用玻璃棒摩擦試管壁， 加速沉淀生成。
注意觀察Ag2S2O3在空氣中氧化分解的顏色變化。
在還原性試驗時一定要注意， 加的氧化劑KMnO4和I2-淀粉的量一定要少， 因為陰離子的濃度很低。如果氧化劑的用量較大時，氧化劑的顏色變化是不容易看到的。
參考資料
參考資料 >
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十分鐘搞定 陽離子、陰離子、非離子PAM的區(qū)別及用途!.北極星環(huán)保網(wǎng).2024-12-10
混合陰離子化合物的合成及應(yīng)用.上海師范大學(xué).2024-12-10