有機(jī)無機(jī)化學(xué)化工熱力學(xué)教學(xué)課件離子極化對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響

1、第七章 固體結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 7.6 離子極化對(duì)物質(zhì)性質(zhì)影響 有些物質(zhì)，離子電荷相同，離子半徑極為相近，性質(zhì)上差別卻很大。如離子電荷離子電荷r+/pm溶解性溶解性NaCl Na+195易溶于水易溶于水CuCl Cu+196難溶于水難溶于水說明影響離子晶體的性質(zhì)除了離子電荷、離子半徑外，還有離子的電子構(gòu)型簡單陰離子的電子構(gòu)型：ns2np6 8電子構(gòu)型陽離子外電子層陽離子外電子層電子分布式電子分布式離子電離子電子構(gòu)型子構(gòu)型實(shí)實(shí)例例1s22(稀有稀有氣體型氣體型)Li+、Be2+ns2 np68(稀有稀有氣體型氣體型)Na+、Mg2+Al3+、Sc3+ 、Ti4+ns2 np6 nd1-9917Cr3+、

2、Mn2+Fe2+、Fe3+ 、Cu2+ns2 np6 nd1018Ag+、Zn2+ 、Cd2+ Hg2+(n-1)s2(n-1)p6 (n-1)d10 ns2 18+2Sn2+、Pb2+ 、 Sb3+、Bi3+7.6.1 離子的電子構(gòu)型離子極化 +_+_對(duì)于孤立的簡單離子來說，離子電荷分布基本上是球形對(duì)稱的，離子本身的正、負(fù)電荷中心重合, 不存在偶極電場中，離子的原子核和電子受電場的作用，離子會(huì)發(fā)生變形, 產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，這種過程稱為離子極化7.6.2 離子極化的概念離子極化離子晶體中,都是帶電的粒子,本身就會(huì)在其周圍產(chǎn)生電場,而使周圍鄰近的離子極化,所以離子極化現(xiàn)象普遍存在于離子晶體中。離子晶

3、體中的離子極化是相互極化，即陽離子的電場使陰離子極化，同時(shí)陰離子的電場也使陽離子極化。離子極化的強(qiáng)度取決于：離子的極化力、離子的變形性離子極化力離子的極化力是離子本身的電場使周圍鄰近離子極化變形能力離子的電荷越多，半徑越小，產(chǎn)生的電場越強(qiáng)，極化力越強(qiáng)離子電荷相同，半徑相近時(shí)，離子的電子構(gòu)型對(duì)極化力的影響： 離子電子構(gòu)型離子電子構(gòu)型18+2、18、29178極化力極化力實(shí)例實(shí)例Ag+、Cu+ 、Hg2+Sn2+、Pb2+、Bi3+Li+ 、Be2+Cr3+、 Fe2+ Mn2+、Cu2+Na+、Sc3+Mg2+Al3+ 離子極化率離子在單位電場中被極化 所產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極矩離子離子 /(10-40

4、Cm2V-1) 離子離子 /(10-40Cm2V-1)Li+0.034OH1.95Na+0.199F1.16Ca2+0.52Cl4.07B3+0.0033Br5.31Ag+1.91O2-4.32Hg2+1.39S2-11.3E一定時(shí),越大,越大,即離子變形性越大(誘導(dǎo)偶極矩)=E(電場強(qiáng)度)變形性 體積大的陰離子 半徑小、多電荷 18、18+2構(gòu)型 稀有氣體構(gòu)型 電荷少的陽離子陽離子離子極化規(guī)律一般來說，陽離子由于帶正電荷，外電子層電子少，所以極化力較強(qiáng)，變形性不大。陰離子半徑一般較大，外電子層電子多，所以容易變形，極化力較弱。因此，當(dāng)陽陰離子相互作用時(shí)，多數(shù)的情況下，僅考慮陽離子對(duì)陰離子的極

5、化作用一般規(guī)律A.陰離子半徑相同時(shí), 陽離子電荷越多, 陰離子越容易被極化, 產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極越大B.陽離子電荷相同時(shí),陽離子半徑越大,陰離子被極化的程度越小,產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極越小C.陽離子電荷相同,半徑大小相近時(shí), 陰離子越大, 越容易被極化, 產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極越大B+- +- +- +C- +- +- +離子的附加極化作用當(dāng)陽離子易變形時(shí)，除要考慮陽離子對(duì)陰離子的極化作用外，還需考慮陰離子對(duì)陽 離子的附加極化作用 陽離子的誘導(dǎo)偶極加強(qiáng)對(duì)陰離子的極化作用，使陰離子的誘導(dǎo)偶極增大陰離子被極化產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極使陽離子變形，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極陽離子產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極加強(qiáng)了對(duì)陰離子的極化作用，使陰離子的誘導(dǎo)偶極增大，

6、這種效應(yīng)叫做附加極化作用離子極化對(duì)鍵型的影響離子相互極化作用加強(qiáng)鍵的極性減小極化力強(qiáng)、變形性大的陽離子變形性大的陰離子相互接觸時(shí)陽、陰離子相互極化作用顯著，致使陽、陰離子外層軌道發(fā)生重疊，使離子鍵過渡到共價(jià)鍵7.6.3 離子極化對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響離子極化對(duì)鍵型的影響鹵化銀鹵化銀AgFAgCl AgBrAgI鹵素離子半徑鹵素離子半徑/pm136181195216陽陽、陰離子半徑和陰離子半徑和/pm262307321342實(shí)測鍵長實(shí)測鍵長/pm246277288299鍵型鍵型離子鍵離子鍵過渡鍵型過渡鍵型共價(jià)鍵共價(jià)鍵X-半徑增大，變形性增大與Ag+相互極化作用增強(qiáng)，鍵的極性減弱Ag+為18電子構(gòu)

7、型，極化力強(qiáng)、變形性大離子極化對(duì)晶體構(gòu)型的影響A. 晶體中的離子在其平衡位置附近不斷振動(dòng)晶體中的離子在其平衡位置附近不斷振動(dòng)B. 當(dāng)離子偏向異電荷離子時(shí)，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極當(dāng)離子偏向異電荷離子時(shí)，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極,若陽若陽離子極化力不強(qiáng)、陰離子變形性不大時(shí)離子極化力不強(qiáng)、陰離子變形性不大時(shí), 在熱運(yùn)在熱運(yùn)動(dòng)作用下，又返回原位置動(dòng)作用下，又返回原位置A B CC. 若陽離子極化力強(qiáng)、陰離子變形性大時(shí)若陽離子極化力強(qiáng)、陰離子變形性大時(shí),誘導(dǎo)偶誘導(dǎo)偶極產(chǎn)生的附加引力極產(chǎn)生的附加引力,破壞了原有振動(dòng)破壞了原有振動(dòng),縮短了離子縮短了離子間距離間距離,使晶體向配位數(shù)減小的晶體構(gòu)型轉(zhuǎn)變使晶體向配位數(shù)減小的晶體構(gòu)型轉(zhuǎn)變離子極化對(duì)晶體構(gòu)型的影響鹵化銀鹵化銀AgClAgBrAgIr+/r-值值0.6960.6460.583理論晶體構(gòu)型理論晶體構(gòu)型NaCl型型NaCl型型NaCl型型實(shí)際晶體構(gòu)型實(shí)際晶體構(gòu)型NaCl型型NaCl型型ZnS型型配位數(shù)配位數(shù)47.6.3