討論P(yáng)AC各形態(tài)組分的結(jié)構(gòu)主要包含兩個(gè)層次。一是空間結(jié)構(gòu),即原子的空間排布,包括鍵長,鍵角,二面角等;二是電子結(jié)構(gòu),即分子中的電子排布,主要包括分子軌道及其能級,分子總能量,電荷密度分布等。原子的空間排布除利用X射線衍射法進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)測定外,從理論上還可以通過分子力學(xué)和量子化學(xué)中的構(gòu)型優(yōu)化法得到。利用量子化學(xué)計(jì)算方法可以解決分子的電子結(jié)構(gòu)問題。
在PAC各形態(tài)組分結(jié)構(gòu)中,目前只有Al13O4(OH)7+24的空間結(jié)構(gòu)是用X射線法進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)測定得到的,如圖1所示。它是一個(gè)三維結(jié)構(gòu)(Keggin型結(jié)構(gòu)),一般認(rèn)為有12個(gè)配位水分子與其結(jié)合而成為[Al13O4(OH)24(H2O)12]7+,其粒度由小角度X衍射測定,半徑12A°,其各組分的空間結(jié)構(gòu)只能根據(jù)某些實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)構(gòu)化學(xué)規(guī)律進(jìn)行推斷得到。Al(H2O)3+6,Al(OH)(H2O)2+5,Al(OH)2(H2O)+4是六配位的。因此應(yīng)該是八面體結(jié)構(gòu),鍵長,鍵角和二面角等數(shù)據(jù)只有通過具體測定式進(jìn)行理論計(jì)算才能得到。
Al2(OH)4+2和Al2(OH)+5可分別寫為Al2(OH)2(H2O)2和Al2(OH)5(H2O)+5,視為兩個(gè)八面體通過雙羥基橋鍵共邊形成二聚體,如圖2所示。圖中,圓圈代表水,網(wǎng)格代表羥基,對于三聚體Al3(OH)5+4和Al3(OH)+8,其空間結(jié)構(gòu)可能有2種,一為八面體通過雙羥基橋鍵共邊形成鏈狀聚合體;二為3個(gè)八面體通過雙羥基橋鍵互相共邊連成一個(gè)公共點(diǎn)。
如圖3所示。四聚體Al4(OH)4+8可能是八面體通過雙羥基橋鍵共邊連結(jié)成的鏈狀聚合體。Al6(OH)6+12和Al6(OH)3+15可能是六元環(huán)狀聚合體,或是線型聚合體,至于聚合度更大的組分,則可能通過六元環(huán)、直鏈等形成層狀聚合體,層與層再迭加進(jìn)而形成三維結(jié)構(gòu);或通過“Al13單元”互相連結(jié)形成較大的聚合體。
由此可見,PAC各形態(tài)組分的結(jié)構(gòu)問題,是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的課題,它的空間結(jié)構(gòu)雖有些報(bào)導(dǎo),但大多是根據(jù)推測得到的,至于它的電子結(jié)構(gòu),目前尚未見報(bào)導(dǎo)。