鞣酸,又名单宁酸,是一种有机化合物,化学式为C76H52O46,为黄色或棕黄色粉末,其水溶液与铁盐溶液相遇变蓝黑色,加亚硫酸钠可延缓变色。其分子由76个碳原子、52个氢原子和46个氧原子组成,这些原子通过共价键连接在一起,形成单宁酸复杂的分子结构。在单宁酸分子中,碳原子起着骨架作用,通过共价键连接着氢原子和氧原子;氢原子主要存在于酚羟基中,与氧原子形成氢键;氧原子则存在于酚羟基、醚键和羰基等官能团中。
1. 络合反应的基础
单宁酸的结构特点:单宁酸分子具有多个邻位酚羟基,这种结构使其能够作为多基配体与金属离子发生络合作用。
金属离子的性质:不同金属离子的电荷数、离子半径、电子构型等性质不同,决定了它们与单宁酸络合的能力和方式存在差异。一般来说,具有较高电荷数和较小离子半径的金属离子,如 Fe³⁺、Cu²⁺等,更容易与单宁酸形成稳定的络合物。
2. 络合的主要方式
氧负离子与酚羟基配位:在碱性条件下,单宁酸可以以一个离子态的氧负离子及一个酚羟基与金属离子络合,或以二个离子态的氧负离子与金属离子络合。例如,Gust 用穆斯堡尔光谱仪对单宁与 Fe³⁺的络合反应研究表明,单宁与 Fe³⁺可形成二价或一价的正络离子。
形成环状螯合物:单宁酸的多个邻位酚羟基可与一个中心金属离子络合,形成环状的螯合物。这种螯合结构增加了络合物的稳定性。
3. 影响络合的因素
pH 值:在碱性条件下,单宁酸的酚羟基更易解离出氢离子,形成氧负离子,从而增强其与金属离子的络合能力,易形成多配络合物;而在酸性条件下,不利于金属盐与单宁酸反应,通常只能形成一配基络合物或二配基络合物。
金属离子浓度:一般情况下,金属离子浓度越高,与单宁酸发生络合反应的几率越大,络合物的生成量也会相应增加。但当单宁酸的量一定时,随着金属离子浓度继续增加,可能会达到络合反应的平衡,不再有更多的络合物生成。
温度:温度对络合反应有一定影响。适当升高温度可能会加快络合反应的速率,但过高的温度可能会破坏单宁酸的结构或使络合物的稳定性下降。不同的单宁酸 - 金属离子络合体系,其适宜的反应温度也有所不同。