讨论PAC各形态组分的结构主要包含两个层次。一是空间结构,即原子的空间排布,包括键长,键角,二面角等;二是电子结构,即分子中的电子排布,主要包括分子轨道及其能级,分子总能量,电荷密度分布等。原子的空间排布除利用X射线衍射法进行晶体结构测定外,从理论上还可以通过分子力学和量子化学中的构型优化法得到。利用量子化学计算方法可以解决分子的电子结构问题。
在PAC各形态组分结构中,目前只有Al13O4(OH)7+24的空间结构是用X射线法进行晶体结构测定得到的,如图1所示。它是一个三维结构(Keggin型结构),一般认为有12个配位水分子与其结合而成为[Al13O4(OH)24(H2O)12]7+,其粒度由小角度X衍射测定,半径12A°,其各组分的空间结构只能根据某些实验结果和结构化学规律进行推断得到。Al(H2O)3+6,Al(OH)(H2O)2+5,Al(OH)2(H2O)+4是六配位的。因此应该是八面体结构,键长,键角和二面角等数据只有通过具体测定式进行理论计算才能得到。
Al2(OH)4+2和Al2(OH)+5可分别写为Al2(OH)2(H2O)2和Al2(OH)5(H2O)+5,视为两个八面体通过双羟基桥键共边形成二聚体,如图2所示。图中,圆圈代表水,网格代表羟基,对于三聚体Al3(OH)5+4和Al3(OH)+8,其空间结构可能有2种,一为八面体通过双羟基桥键共边形成链状聚合体;二为3个八面体通过双羟基桥键互相共边连成一个公共点。
如图3所示。四聚体Al4(OH)4+8可能是八面体通过双羟基桥键共边连结成的链状聚合体。Al6(OH)6+12和Al6(OH)3+15可能是六元环状聚合体,或是线型聚合体,至于聚合度更大的组分,则可能通过六元环、直链等形成层状聚合体,层与层再迭加进而形成三维结构;或通过“Al13单元”互相连结形成较大的聚合体。
由此可见,PAC各形态组分的结构问题,是一个值得进一步研究的课题,它的空间结构虽有些报导,但大多是根据推测得到的,至于它的电子结构,目前尚未见报导。