[科普中国]-阴离子

简介

原子失去或获得电子后所形成的带电粒子叫离子,例如钠离子Na+。带电的原子团亦称“离子”,如硫酸根离子。某些分子在特殊情况下，亦可形成离子。

带一个或多个负电荷的离子称为“负离子”，亦称“阴离子”。

很多阴离子是原子由于自身的吸引作用从外界吸引到一个或几个电子使其最外层电子数达到8个或2个电子的稳定结构。 半径越小的原子其吸收电子的能力也就越强，就越容易形成阴离子，非金属性就越强。 非金属性最强元素是氟。原子最外层电子数大于4的电子，形成阴离子（非金属物质显负价，阴离子用符号“－”表示。）

常见阴离子：氯离子Cl- 硫离子S2- 氢氧根OH-

负离子就是指空气中带负电荷的氧离子，无色无味。它能消除空气中的污染物质，吸收香烟等物质对人体的危害，它被称作“空气维生素”，能促成人体合成和储存维生素，还能使血中的含氧量增加，有利于新陈代谢。2

一般说来，空气中的负离子含量要达到200个以上，才能维持人体健康需求。空调房内的负离子最低，有时每立方厘米只有20个左右，人会感到头晕，引发空调病。在门窗紧闭的房间里，负离子含量可能只有40至50个，会让人失眠或神经衰弱，昏昏欲睡，鼻子发痒。2

所谓的离子是带有电气的原子，带有正电的叫正离子，带有负电荷的叫负离子，多是指水蒸气、氧分子等。负离子的形成是许多微粒物质经过空气磨擦，3让原子中的电子被迫转移而形成带电离子，比如瀑布，水从高处往下落下时会产生撞击而产生负离子。自然界中，负离子含量最高的地方都是我们向往的度假圣地，如森林里、瀑布旁、大海边，因此负离子被誉为“空气维生素”。3

小粒径负离子简介当我们在空调房或超洁净的实验室内头昏脑涨的时候，来到森林或海边立感神清气爽，这就是自然界看不到摸不着无色无味的负氧离子的作用。4

清华大学博导、中科院专家林金明教授所著的《环境健康与负氧离子》一书中如下定义：4

空气的正、负离子，按其迁移率大小可分为大、中、小离子。对人体有益的是小离子，也称为轻离子，其具有良好的生物活性。只有小离子或小离子团才能进入生物体。4

空气的正、负离子，按其迁移率大小可分为大、中、小离子。离子迁移率大于0.4c㎡/（Vs）为小离子，小于0.04/（Vs）为大离子，介于两者之间则为中离子。接近分子大小的荷电原子团或分子团，都属于小的空气离子。这些小的空气离子具有高的运动速度，在大气中互相碰撞，又不断聚集，形成大离子或中离子。只有小离子、或称之为小离子团才能进入生物体。而其中的小负氧离子、或称之为小负氧离子团，则有良好的生物活性。4

离子在单位强度（V/m）电场作用下的移动速度称之为离子迁移率，它是分辨被测离子直径大小的一个重要参数。空气离子直径越小，其迁移速度就越快。离子迁移率是表达被测离子大小的重要参数。离子运动速度与离子直径成反比，而离子迁移率与离子运动速度成正比，故离子迁移率与离子直径成负比。4

小粒径负离子的特性1.粒径小5
2.活性高5
3.扩散距离远5
4.抗氧化性：负离子4的抗氧化性是一种基本化学原理，化学反应就是电子层上电子的交换，失去电子的分子(团)或原子显示正电性叫正离子，获得多余电子的分子(团)或原子显示负电性叫负离子。负离子带有负电位，即有多余的电子，可以补充给老化细胞或血球电子。6在生物体内，脂质的电子被抢夺，会氧化成老年斑;蛋白质的电子被抢夺，细胞功能将失常;基因的电子被抢夺，就会得癌症。在生物体内，这种抢夺电子的物质被称为“自由基”，从量子医学层次讲，电子被抢夺是万病之源。负氧离子带有负电位，即有多余的电子，电子补充给自由基后，自由基被还原即消除了自由基，而自身转变为氧分子（O2）。7

生态级负离子生态级负离子是一种等同于大自然的空气负离子，也叫轻离子或小离子，具有活性高、迁移距离远的特点。4

空气负离子按其迁移距离和粒径大小分为：大、中、小三种离子。对人有益的是小粒径负离子，也称为轻离子，其具有良好的生物活性只有小粒径负离子或称之为小离子团才能进入生物体。4

医学研究表明：对人体有医疗保健作用的是生态负离子。因为只有生态负离子才易于透过人体的血脑屏障，发挥其生物效应。大自然中的空气负离子之所以造就众多长寿村，是因为生态负离子比例高，生态负离子由于活性高、迁移距离远从而在长寿地区上空形成负离子浴环境。4

阴离子作用空气净化科学实验表明，负离子4具有极佳的空气净化效果，这主要表现在以下两方面：首先，针对室内“雾霾”(吸烟所产生的尼古丁烟碱、室内打扫扬尘、厨房烹饪油烟等有害PM2.5悬浮颗粒物)，负离子可以凭借自身多余的负电荷与之进行电子交换，PM2.5因带点属性不同而相互吸引粘附，最终发生中和沉降，消烟除尘的功效立竿见影。此外，负离子在消除PM2.5的同时还能降解甲醛、苯等装修污染物，没有二次污染，更安全。48负离子作为气体形态存在决定了其自身的扩散性，如果是小粒径负离子，那么负离子的作用将得到最大发挥，其通过自身的分子动能便能实现向远距离迁移，实现对居室的零死角覆盖，居室空气被彻底净化，使人足不出户便能享受生态呼吸。8

疗养保健医学研究显示，空气负离子被誉为空气中的维生素，能够促进人体生长发育，预防多种疾病，特别是对解除支气管平滑肌痉挛、缓解哮喘症状有明显功效，并对上呼吸道感染、萎缩性鼻炎等疾病有缓解作用。9

高浓度、小粒径负离子具有消杀空气中自然菌的功能，可以高效地预防疾病交叉感染。高浓度、小粒径的负离子不但可以有效清除室内PM2.5；消毒空气；中和甲醛、苯等有害化学物质，还可以提高在校师生的免疫力、记忆力、注意力。促进学生智力发育和身体成长。

实验表明，吸入空气负离子4可以增强意识行为的正常生理节律，加快单纯时间反应，提高大脑及马海中锌含量，调节大脑5-HT消长，进而收到增进学习记忆、提高学习工作能力、减少错误率、快速恢复疲劳等良好收益。7

APAM简介阴离子聚丙烯酰胺（APAM）10是水溶性的高分子聚合物， 主要用于各种工业废水的絮凝沉降，沉淀澄清处理，如钢铁厂废水，电镀厂废水，冶金废水，洗煤废水等污水处理、污泥脱水等。还可用于饮用水澄清和净化处理。由于其分子链中含有一定数量的极性基团，它能通过吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，故可加速悬浮液中粒子的沉降，有非常明显的加快溶液澄清，促进过滤等效果11。

功能特点阴离子聚丙烯酰胺，由于它具有： 12

1、 澄清净化作用；

2、 沉降促进

3、 过滤促进作用；

4、 增稠作用及其它作用。

5、 水溶性好，在冷水中也能完全溶解。

6、 添加少量本阴离子聚丙烯酰胺产品，即可收到极大的絮凝效果。一般只需添加0.01~10ppm（0.01~10g/m3），即可充分发挥作用。

7、 同时使用阴离子聚丙烯酰胺产品和无机絮凝剂（聚合硫酸铁，聚合氯化铝，铁盐等），可显示出更大的效果。

在废液处理、污泥浓缩脱水、选矿、洗煤、造纸等方面，能够充分满足各种领域的要求。

洗煤废水处理方案：选煤厂对煤泥水的处理一般情况下采用“旋流器-浓缩机-压滤机（煤泥沉淀池）”处理工艺。一般情况下都是采购机高分子絮凝剂（聚丙烯酰胺）。高分子絮凝剂与煤泥微粒或煤泥胶体接触作用，中和了煤泥表面的电性，降低表面能，使煤泥微粒凝聚沉淀。聚丙烯酰胺的分子量一般在百万之间，不同粒度组成的煤泥水要选用不同分子量的絮凝剂。聚丙烯酰胺可以分为阴离子型聚丙烯酰胺，阳离子聚丙烯酰胺和非离子型聚丙烯酰胺三种类型。在使用聚丙烯酰胺进行水处理的时候，要保证类型与煤泥水的pH值相吻合，阴离子聚丙烯酰胺的适于偏碱性煤泥水，阳离子聚丙烯酰胺的适于偏酸性煤泥水，阴离子型和阳离子型聚丙烯酰胺混合使用，煤泥水絮凝沉淀效果更好。

用途1)用于污泥脱水根据污泥性质可选用本产品的相应型号，可有效在污泥进入压滤之前进行污泥脱水，脱水时，产生絮团大，不粘滤布，压滤时不散，流泥饼较厚，脱水效率高，泥饼含水率在80%以下。

2)用于生活污水和有机废水的处理，本产品在配性或碱性介质中均呈现阳电性，这样对污水中悬浮颗粒带阴电荷的污水进行絮凝沉淀，澄清很有效。如生产粮食酒精废水，造纸废水，城市污水处理厂的废水，啤酒废水，味精厂废水，制糖废水，有机含量高 废水、饲料废水，纺织印染废水等，用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子、非离子聚丙烯酰胺或无机盐类效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带阴电荷。

3)用于以江河水作水源的自来水的处理絮凝剂，用量少，效果好，成本低，特别是和无机絮凝剂复合使用效果更好，它将成为治长江、黄河及其它流域的自来水厂的高效絮凝剂。

4)造纸用增强剂及其它助剂。提高填料、颜料等存留率、纸张的强度。

5)用于油田经学助剂，如粘土防膨剂，油田酸化用稠化剂。

6)用于纺织上浆剂、浆液性能稳定、落浆少、织物断头率低、布面光洁。

阴离子实验实验目的熟悉常见阴离子的性质

掌握常见阴离子的分离方法

实验原理常见阴离子有以下13种：SO42-、SiO32-、PO43-、CO32-、SO32-、S2O32-、S2-、Cl-、Br-、I-、NO3-、NO2-、Ac-

在阴离子中，有的遇酸易分解，有的彼此氧化还原而不能共存。故阴离子的分析有以下两个特点：

阴离子在分析过程中容易起变化，不易于进行手续繁多的系统分析。

阴离子彼此共存的机会很少，且可利用的特效反应较多，有可能进行分别分析。

在阴离子的分析中，主要采用分别分析方法，只有在鉴定时，在某些阴离子发生相互干扰的情况下，才适当采取分离手段。但采用分别分析方法，并不是要针对所研究的全部离子逐一进行检验，而是先通过初步实验，用消去法排除肯定不存在的阴离子，然后对可能存在的阴离子逐个加以确定13。

初步实验1 沉淀实验

（1） 与 BaCl2的反应

在13支离心试管中分别滴加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。

反应方程式：

1) Ba2++ SO42-=BaSO4↓（白）

BaSO4↓+HCl=

2) Ba2++ SiO32-=BaSiO3↓（白）

BaSiO3+2HCl=H2SiO3↓(胶状)+BaCl2

3) 3 Ba2++2 PO43-=Ba3(PO4)2↓（白）

Ba3(PO4)2+3 HCl= BaCl2+H3PO4

4) Ba2++ CO32-=BaCO3↓（白）

BaCO3+2 HCl= BaCl2+H2O+CO2↑

5) Ba2++ SO32-=BaSO3↓（白）

BaSO3+2HCl= BaCl2+H2O+SO2↑

6) Ba2++ S2O32-=BaS2O3 ↓（白）

BaS2O3+2 HCl= BaCl2+H2O+SO2↑+S↓

而S2-、、Br-、I-、NO3-、NO2-、Ac-中加入BaCl2后无现象。

与AgNO3的反应

反应方程式：

7) 2Ag++ SO42-=Ag2SO4 ↓（白）

Ag2SO4+HNO3=

8）2Ag++ SiO32-=Ag2SiO3 ↓（白）

Ag2SiO3+2HNO3=H2SiO3+2AgNO3

9）3 Ag++ PO43-=Ag3PO4 ↓（黄）

Ag3PO4+3 HNO3= AgNO3+ H3PO4

10）2Ag++ CO32-=AgCO3 ↓（白）

AgCO3+2HNO3=2AgNO3+H2O+CO2↑

11）2Ag++ SO32-=Ag2SO3 ↓（黄）

Ag2SO3+2HNO3=2AgNO3+H2O+ SO2↑

12）2Ag++ 2S2-=Ag2S↓（黑）

13）Ag++ Cl-=AgCl↓（白）

AgCl+ HNO3=

14）Ag++ Br-=AgBr↓（黄）

AgBr+ HNO3=

15）Ag++ I-=AgI ↓（黄）

AgI+ HNO3=

其它离子如NO3-、NO2-、Ac-无明显现象。

2 挥发性实验

待检离子：SO32-、 CO32-、 S2O32、S2-、NO2-

反应方程式：

16）2H++ CO32-= H2O+CO2↑

17) 2H++ SO32-= H2O+SO2↑

18) 2H++ S2O32-= H2O+SO2↑+S↓（黄）

19) 2H++ S2-= H2S↑

20) 2H++ NO2-=NO↑+ H2O

3 氧化还原性试验

氧化性试验

21） 2I-+ 4H++ 2NO2-= 2NO↑+ 2H2O+I2

其余离子无明显现象。

还原性试验

KMnO4试验

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↓（黄）+2Mn2++8H2O

其余离子无明显现象

I2-淀粉试验

I2 + S2- = 2I- + S↓

I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62

H2O + I2 + 2SO32- = 2H+ + 2I- + SO42

注意事项在观察BaS2O3沉淀时，如果没有沉淀， 应用玻璃棒摩擦试管壁， 加速沉淀生成。

注意观察Ag2S2O3在空气中氧化分解的颜色变化。

在还原性试验时一定要注意， 加的氧化剂KMnO4和I2-淀粉的量一定要少， 因为阴离子的浓度很低。如果氧化剂的用量较大时，氧化剂的颜色变化是不容易看到的。