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離子極化
鎖定
- 中文名
- 離子極化
- 外文名
- Ionic polarization
- 提出者
- 法揚斯
- 影 響
- 對金屬化合物性質產生影響
離子極化概念
離子極化
ionic polarization
在離子化合物中,正、負離子的電子雲分佈在對方離子的電場作用下,發生變形的現象。離子極化使正、負離子之間在原靜電相互作用的基礎上又附加以新的作用,它是由離子在極化時產生的誘導偶極矩μ引起的。μ與電場強度E的比值μ/E稱為極化率,它可作為離子可極化性大小的量度。正、負離子雖可互相極化,但一般説,由於正離子半徑小,電子雲不易變形,可極化性小,主要作為極化者;負離子恰好相反,是被極化者。離子極化的結果使離子鍵成分減少,而共價鍵成分增加,從而產生一定的結構效應,影響化合物的物理、化學性質。離子極化可使鍵力加強、鍵長縮短、鍵的極性降低以至結構型式變異,從離子晶體的高對稱結構向層型結構過渡。
離子極化首先提出
離子的極化(Ionic polarization) 法揚斯(Fajans)首先提出
離子的極化
(2) 無論是正離子或負離子都有極化作用和變形性兩個方面,但是正離子半徑一般比負離子小,所以正離子的極化作用大,而負離子的變形性大。負離子對正離子的極化作用(負離子變形後對正離子電子雲發生變形),稱為附加極化作用。
Fig. 8.8 Polarization effect between cation and anion
離子極化作用的規律
a.正離子電荷越高,半徑越小,離子勢φ(Z / r)越大,則極化作用越強。
例如: r(Hg)= 102pm, r(Ca)= 100pm,但Hg的極化作用大於Ca
解釋:(i) 由於d態電子雲空間分佈的特徵,使其屏蔽作用小
(ii) 由於d態電子雲本身易變形,因此d電子的極化和附加極化作用都要比相同電荷、相同半徑的8電子構型的離子的極化和附加極化作用大。
c.負離子的電荷越低,半徑越大,變形性越大。
例如:變形性從大到小排列: ClO>ClO2>ClO3>ClO4
離子極化對金屬化合物性質的影響
a.金屬化合物熔沸點的變化 :離子極化作用的結果,使離子鍵向共價鍵過渡,引起晶格能降低,導致化合物的熔點和沸點降低。例如AgCl和NaCl,二者晶型相同,但銀離子的極化能力大於鈉離子,導致鍵型不同,故AgCl的熔點(455℃)低於NaCl的熔點(800.7℃)
d.金屬化合物的顏色的變化 極化作用越強,金屬化合物的顏色越深。
AgCl(白),AgBr(淺黃),AgI(黃)
HgCl2(白),HgBr2(白),HgI2(紅)
e.金屬化合物晶型的轉變 CdS:r+ / r- = 97pm/184pm = 0.53>0.414,理應是NaCl型,即六配位,實際上,CdS晶體是四配位的ZnS型。這説明r+ / r-<0.414。這是由於離子極化,電子雲進一步重疊而使r+ / r- 比值變小的緣故。
f.離子極化增強化合物導電性和金屬性 在有的情況下,陰離子被陽離子極化後,使電子脱離陰離子而成為自由電子,這樣就使離子晶體向金屬晶體過渡,化合物的電導率、金屬性都相應增強,如FeS、CoS、NiS都有一定的金屬性。
元素的離子分類與極化關係
1.惰性氣體型離子
惰性氣體型離子指最外層具8或2個電子,構型與惰性氣體原子一樣的離子。在元素週期表中,位於第IA,IIA,VIIA各主族和第二、三週期元素(除H和惰性氣體原子外)多屬該類型離子。這類元素電離勢較低,離子半徑較大,易與氧結合成氧化物或含氧鹽礦物,所以也常稱作親氧元素。形成的礦物多為造岩礦物,所以也稱作親石元素。
2.銅型離子
t銅型離子指最外層電子有18或18+2個,構型與一價銅離子最外電子層相同的離子。在元素週期表中,位於第四、五、六週期之IB、IIB、IIIA、VIA各族元素均屬銅型離子。這類元素電離勢較高,離子半徑較小,極化能力強,易與硫結合成硫化物或其類似化合物礦物,亦稱作親硫元素或造礦元素。
3.過渡型離子
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