多酸催化特性

1. 一级结构和二级结构

多酸阴离子结构称为一级结构，一级结构一般较为稳定;

由多酸阴离子、阳离子和结晶水或有机分子排列的三维结构称为二级结构，二级结构易发生变化，经常是某些催化反应的"反应场"。 具有确定的结构，有利于在分子或原子水平上设计或合成催化剂。独特的反应场。

2. 通常溶于极性溶剂，可用于均相和非均相催化反应体系。

3. 酸性

溶液中比一般的无机酸酸性要强，在丙酮中所测的酸强度顺序为:PW12 > PW11V > PMo12 ≈ SiW12 > PMo11V≈ SiMo12 >> HCl, HNO3

固体多酸为Bronsted酸，Hammett酸度H0 < -8.2. H3PW12O40脱水后，H0达到 -13.16, 比SO4(2-)/ZrO2、SO4(2-)/TiO2弱，比SiO2-Al2O3、H3PO4/SiO2分子筛(HX、HY)强。

4. 软度

多酸阴离子属于软碱，碱性主要体现在多酸的桥氧原子上，能够同有机反应物或反应物中间体进行配位，使有机分子活化。

5. 氧化还原性

通常多酸中的配原子以最高氧化态形式存在，具有氧化性。多酸可以经历多电子还原而不改变其结构，还可以加氢或脱氧形

。

2H3PO4─→H4P2O7+H2O

多酸中含有相同酸根的称为同多酸，含有不同酸根的称为杂多酸;相应的盐称为同多酸盐和杂多酸盐。同多酸及其盐如重铬酸 H2Cr2O7和重铬酸钾K2Cr2O7;杂多酸及其盐如十二水合十二钼磷酸H3【PMo12O40】·12H2O和十二钼磷酸钾K3【PMo12O40】。

多酸是一种多核配合物(见配位化合物)。化学元素中有近40种元素可形成多酸，包括各个成酸元素、两性元素以至若干金属性较强的元素。元素周期表(见彩图)中尤以第ⅤB和第ⅥB族元素能形成同多酸根离子。大部分含氧酸可以形成多酸;有些含氧酸，例如硝酸HNO3和碳酸H2CO3不能缩合生成同多酸。多酸的结构问题尚未彻底解决。现在认为:钒酸根、钼酸根和钨酸根离子生成同多酸根离子是通过共有MO6(M表示V、Mo、W)八面体的顶点或棱边相联结,共面相联结的情况极少(图1)。 同多酸的聚合度类型有:①有限而无定度缩合，如铬酸根离子，有Cr2O崻、Cr3O岽、Cr4O崘等;②有限而有一定度缩合，如钼酸根和钨酸根离子，有六多酸、十二多酸等;③无限而无定度缩合，如硅酸根和磷酸根离子。单硅酸可缩合为二、三、四、……至极高聚硅酸，成为硅酸溶胶或凝胶的粒子。 在杂多酸及其盐中,除碱金属和碱土金属外,几乎所有的金属元素都可作为中心原子(铬除外)。最早(1826年)报道的杂多酸根离子为PMo12O咮(图2)。杂多酸一般是强酸，比它的母酸要强得多。通常，含有较小阳离子的杂多酸盐可溶于水，含有较大阳离子的盐则难溶解。例如Na+盐可溶，Cs+、Pb2+和Ba2+的杂多酸盐不溶，NH嬃、K+和Rb+的杂多酸盐难溶。

简单酸根离子溶液酸化时，逐渐生成各种同多酸根离子,其复杂性随酸度增高而增大。例如钼酸根离子MoO娸仅存在于pH较高的溶液中，当pH降低至4~5时，发生质子化和去水作用，生成七钼酸根离子Mo7O愺-，在酸性更强的溶液中，生成八钼酸根离子Mo8O忲-。继续酸化，进一步聚合，以至沉淀出水合MoO3。杂多酸盐通常可由酸化各组分酸的盐溶液制得，例如酸化钼酸盐和钨酸盐溶液，形成钼和钨的杂多酸根离子: 多酸盐可用于化学分析，如钼磷酸盐可用于比色测定(见比色法),(NH4)3【PMo12O40】的难溶性可用于磷酸盐的重量分析。多酸盐还可做催化剂，如钨磷酸盐可催化乙烯聚合。此外，钼磷酸铊可用作无机离子交换剂

多酸是两个或两个以上的含氧酸分子缩合去水(见缩合反应)而成的酸。例如，两个磷酸H3PO4分子去水缩合而成的焦磷酸H4P2O7，就是一种双酸。

J.E.Huheey,Inorganic Chemistry, Principles ofStructure and Reactivity, 3rd ed., Harper and International Science, Cambridge, 1983.