离子极化一对离子特征的描述离子的特征要从三个方面描述
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三 影响变形性的因素 1 简单离子
r 大则变形性大,故阴离子的变形性显得主要。阳离子中只 有 r 相当大的(如 Hg 2 + ,Pb 2 + ,Ag + 等)才考虑其变形性。
电子层结构相同,半径越大,变形性越大,如
Si 4 + < Al 3 + < Mg 2 + < Na+ < ( Ne ) < F- < O 2-
- 2 的离子键强 ,m. p. 高。但事实并非如此。 这说明了 Al 2O 3 的共价成份比 Mg O 大。 从离子极化理论考虑,因为 Al 3 + 的极化能力强,造成
Al 2O3 比 MgO 更倾向于分子晶体 。
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3.使化合物的溶解度降低 离子晶体通常是可溶于水的。水极性强,它会削弱正、负离子之 间的静电吸引,离子晶体进入水中后,正、负离子间的吸引力将 减到约为原来的八十分之一,使正、负离子很容易受热运动的作 用而互相分离。 由于离子极化,离子键向共价键过渡的程度较大,即键的极性减 小。水不能像减弱离子间的静电作用那样减弱共价键的结合力, 所以导致离子极化作用较强的晶体难溶于水。 如AgF AgCl AgBr AgI,溶解度依次降低。
原因在于没有考虑 Zn 2 +,Cd 2 +,Hg 2 + 的变形性,没有考 虑相互极化。Zn 2 + 的变形性最小, Hg 2 + 的变形性最大。故相 互极化的总结果是 Hg I2 最大。
Zn I2,Cd I2,Hg I2 熔点和溶解度依次降低 。
结论: 在遇到阳离子为 Pb 2 +,Ag +,Hg 2 + 等时,要注意 用相互极化解释问题。
4.使化合物的颜色加深 例如,S2-变形性比O2-大,因此硫化物颜色比氧化物深。 副族金属离子硫化物一般有色,主族金属硫化物一般无色 例如,AgCl AgBr AgI,颜色依次为白色,淡黄色,黄色。
六 相互极化
Al2O3 中 Al 3 + 对 O 2- 施加电场作用,使 O 2- 变形,当然 O 2- 对 Al 3 + 也有极化能力。但 Al 3 + 变形性极小,故这部分作 用不必考虑;但正离子若不是 8 e 的 Al 3 +,而是 ( 18 + 2 ) e 、 18 e 的正离子,不考虑自身的变形性则是不行的。
四 影响极化能力的因素
极化能力的实质是离子作为电场时电场强度的体现。
离子极化力用离子势 或有效离子势 衡量
,
越大,离子极化力越大。
1、r 小则极化能力强,因此 Na + > K + > Rb + > Cs + , Li + 极化能力很大,H+ 的体积和半径均极小,极化能力最强。 2、r 相近时,电荷数越高极化能力越强 。
3s 2 3p 6 3d 5
Cd 2 + Ag +
ns 2 np 6 nd10
Pb 2 +
5s 2 5p 6 5d 10 6s 2
这里的 Pb 2 + 考虑了次外层
二 离子极化现象
离子在电场中产生诱导偶极的现象称为离子极化现象。
+
-
+
-+
+
-
-
-+
离子具有变形性,所以可以被电场极化。 离子作为带电微粒,自身又可以起电场作用,可使其它离子 变形。离子这种能力称为极化能力。 故离子有二重性:变形性和极化能力。
Mg 2 + ( 8e,65 pm ) < Ti 4 + ( 8e,68 pm )
3、r 相近,电荷相同时,外层电子数越多,极化能力越强。原 因是外层电子对核的屏蔽较小,故有效电荷高些。
Pb 2 +,Zn 2 + ( 18,18 + 2 ) > Fe 2 +,Ni 2 + ( 9 ~ 17 ) > > Ca 2 +,Mg 2 + ( 8 e )
既考虑阳离子对阴离子的极化,又考虑阴离子对阳离子的极 化,总的结果称相互极化 。
讨论 Zn I2 Cd I2 Hg I2 三者的离子极化问题, 若只考虑 Zn 2 +,Cd 2 +,Hg 2 + 对 I- 的极化作用,应得出 Zn I2 的极化程度最大的结论。因为三者的电荷相等,电子层结 构相同,而 Zn 2 + 的 r 最小。 即 Zn I2 的熔点,沸点低,而 Hg I2 的熔点,沸点高 。 但这与实验结果是不相符的。
五、离子极化对物质性质的影响 1、 离子极化对化学键类型的影响
离子键是离子之间的引力。正离子的电子转移给了负离子。 当极化能力强的正离子和变形性大的负离子接近时,发生极化现 象。负离子的电子云变形,即负离子的电子被拉向两核之间,使 两核间的电子云密度增大。于是离子键的百分数减少,共价键的 百分数增大,离子键向共价键过渡。
七 反极化作用
NO3- 中心的 N ( V ),极化作用很强,使氧的电子云变形。
O
O
ON
O
NO3- 的结构
5
ON
O
HNO3 分子中, H+ 对与其邻近的氧原子的极化,与 N ( V ) 对这个氧原子的极化作用的效果相反。
O
HO N
O
我们称 H+ 的极化作用为反极化作用,就是与 N ( V ) 的极 化作用相比较而言的。
离子极化的结果使离子晶体中出现离子对或分子单位 ,离子 晶体向分子晶体过渡。
离子键和共价键不是绝对的。
2.使化合物的熔点降低
由于离子极化,使化学键由离子键向共价键转变,化合
物也相应由离子型向共价型过渡,其熔点、沸点也随共价
成分的增多而降低。如AgF <AgCl< AgBr< AgI 从离子键强度考虑, Al 2 O3 + 3 对 - 2 应比 MgO + 2 对
电子构型,外层(次外层)电子越多,变形性越大。
Na+ < Cu+ ;
Ca 2 + < Cd 2 +
2 复杂阴离子变形性小 SO4 2- ,ClO4- ,NO3- r 虽大,但离子对称性高,中心 氧化数又高,拉电子能力强,不易变形。
综合考虑,变形性大的有 I-,S2-,Ag+,Hg2 +,Pb2 + ; 变形性小的有 Be 2 +,Al 3 +,Si 4 +,SO4 2- 等。
离子极化
一 对离子特征的描述 离子的特征要从三个方面描述,电荷数,半径、电子层结构 (主要指最外层电子数,有时涉及次外层)。
2 e 结构 8 e 结构 ( 8 ~ 18 ) e 结构 18 e 结构 (18 + 2 ) e 结构
Li + Be 2 +
1s 2
Na + Cl-
ns 2 np 6
Fe 3 +