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砷和砷酸铁水化结构和红外光谱理论研究 被引量：2
1
作者 李会吉 孙海杰 +3 位作者 刘娜 彭智昆 李永宇 颜丹 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2071-2076,共6页
水体中砷的去除与其水化作用密切相关,而不同质子化砷和砷酸铁水化特征相关报道甚少,且缺乏不同质子化砷和砷酸铁水化层红外光谱解析。在B3LYP/6-311G(d,p)计算水平上比较不同质子化砷酸根[H_(m)AsO_(4)]m^(-3)(m=0~2)和铁-砷酸盐络合物... 水体中砷的去除与其水化作用密切相关,而不同质子化砷和砷酸铁水化特征相关报道甚少,且缺乏不同质子化砷和砷酸铁水化层红外光谱解析。在B3LYP/6-311G(d,p)计算水平上比较不同质子化砷酸根[H_(m)AsO_(4)]m^(-3)(m=0~2)和铁-砷酸盐络合物种[FeH_(m)AsO_(4)]^(m+)(m=0-2)水化能,利用约化密度梯度函数图形化分析其与水分子相互作用的强度、类型和位置,并解析不同质子化砷酸根和砷酸铁水化层红外光谱特征。结果表明,随着氢质子化,砷酸根[H_(m)AsO_(4)]m^(-3)(m=0~2)水化能力减弱,而铁-砷酸盐络合物种[FeH_(m)AsO_(4)]^(m+)(m=0~2)水化能力随着氢质子化增强。当水分子中1个氢与[H_(m)AsO_(4)]m^(-3)(m=0~2)中1个氧相互作用时倾向形成氢键;而水分子中2个氢同时分别与[H_(m)AsO_(4)]m^(-3)(m=0~2)中两个氧相互作用时,相互作用变弱,以范德华力相互作用;水分子通过其氢与砷酸根中氧形成的氢键强于水分子通过其氧与质子化砷酸根中氢形成的氢键。未质子化O N倾向与2~4个水分子形成氢键,而质子化O P最多与2个水分子形成氢键且O P…H W氢键弱于O N…H W氢键。红外光谱中,2954,3114,3179,3252和3297 cm^(-1)是AsO 3-4第一水化层中水分子Ow—Hw伸缩振动峰,3277,3324和3376 cm^(-1)是HAsO 2-4第一水化层中水分子的Ow—Hw伸缩振动峰,3189,3277,3306和3383 cm^(-1)是H 2AsO-4第一水化层中水分子Ow—Hw伸缩振动峰;[FeH_(m)AsO_(4)]^(m+)(m=0~2)第一水化层中水分子Ow—Hw伸缩振动对应区域依次是2500~3060,2660~3200和2900~3360 cm^(-1)。因此,随质子化,[H_(m)AsO_(4)]m^(-3)(m=0~2)和[FeH_(m)AsO_(4)]^(m+)(m=0~2)第一水化层中水分子的Ow—Hw伸缩振动峰蓝移;相对于[H_(m)AsO_(4)]m^(-3)(m=0~2),[FeH_(m)AsO_(4)]^(m+)(m=0~2)第一水化层水分子的弯曲振动峰和伸缩振动峰都明显红移。[FeH_(m)AsO_(4)]^(m+)(m=0~2)第一水壳层形成Fe—Ow—Hw…Ow—Hw…O N—As氢键桥,该氢键桥中Ow—Hw具有特殊吸收峰,伸 展开更多
关键词 砷 砷酸铁 水化结构 水化层红外光谱
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