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离子极化作用及对化合物性质影响

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 离子极化
离子的极化作用: 离子和分子相似,自身电场的作用将使周围其它离子的正负电荷重心不重合,产生诱导偶极,这种过程称为离子的极化。离子有极化能力,使其他离子变形。 离子的极化 : a .离子在外电场或另外离子的影响下,原子核与电子云会发生相对位移而变形的现象,称

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一、离子的极化作用

离子和分子相似,自身电场的作用将使周围其它离子的正负电荷重心不重合,产生诱导偶极,这种过程称为离子的极化。离子有极化能力,使其他离子变形。

离子的极化:

a.离子在外电场或另外离子的影响下,原子核与电子云会发生相对位移而变形的现象,称为离子的极化。

b.极化作用:离子使异号离子极化的作用,称为极化作用。

无论是正离子或负离子都有极化作用和变形性两个方面,但是正离子半径一般比负离子小,所以正离子的极化作用大,而负离子的变形性大。负离子对正离子的极化作用(负离子变形后对正离子电子云发生变形),称为附加极化作用。

一般情况下,主要考虑阳离子的极化作用和阴离子的变形性,对半径大且外层电子多的阳离子也要考虑其变形性,考虑相互极化作用。

二、离子极化对化合物性质影响:

离子极化过程的实质,是阳离子把形成离子键过程中失去的电子不同程度地从阴离子拉回。因此,离子极化过程中,阴离子的电子云发生变形,即阴离子的电子云被阳离子拉向两核之间,使得两核间的电子云密度增大。较强的离子极化的结果使离子晶体中出现离子对或极性分子单元,于是离子键的成分减少,共价键的比例增加,即由离子性逐渐转向共价型增多,化学键的键型由离子键向共价键过渡,导致离子晶体向分子晶体转化,热稳定性降低。

离子的极化作用可使典型的离子键向典型的共价键过渡,极化理论是离子键理论的补充。 

这是因为正、负离子之间的极化作用,加强了“离子对”的作用力,而削弱了离子对与离子对之间的作用力的结果。

离子极化作用及对化合物性质影响

离子极化对化合物的结构和性质有影响:使化合物的键型由离子键向共价键转化、晶体构型发生转变、极性溶剂(水)溶解度减小、熔沸点降低、热稳定性降低、颜色加深、容易发生水解反应等。

相互极化(附加极化):

Al2O3中Al3+对O2-施加电场作用,使O2-变形,当然O2-对Al3+也有极化能力,但Al3+变形性极小,故这部分作用不必考虑;但若不是8e-的,而是18e-或(18+2)e-的正离子,不考虑自身的变形性是不行的。因此,需要同时考虑阳离子对阴离子的极化,又要考虑阴离子对阳离子的极化,总的结果称相互极化(亦称为附加极化)。

如:ZnI2 CdI2   HgI2

若考虑Zn2+、Cd2+、Hg2+对I的极化作用,应得ZnI2的极化程度最大的结果,因为Zn2+离子半径最小,则ZnI2的熔点、沸点低,而HgI2的熔点、沸点高。但这与实验结果是不相符的;原因在于没有考虑正离子(Zn2+、Cd2+、Hg2+)的变形性,没有考虑相互极化。Zn2+的变形性最小, Hg2+的变形性最大,故相互极化的总结果是HgI2最严重。所以, ZnI2, CdI2, HgI2的熔点和溶解度依次降低,因而,在遇到阳离子为Pb2+、Ag2+、Hg2+等时,要注意用相互极化解释问题。

反极化作用:

离子极化作用及对化合物性质影响

中心的N(V),极化作用很强,使氧的电子变形:

离子极化作用及对化合物性质影响

HNO3分子中,由于H的极化能力极强,它使NO3中邻近H的氧原子的极化与N(V)的作用相反:

离子极化作用及对化合物性质影响

将H的极化作用为反极化作用,意思是与N(V)的效果相反,这种反极化作用导致O-N键结合力减弱,所以,酸在较低的温度下将分解。

离子极化作用及对化合物性质影响

Li的极化能力次于H,但强于Na,稳定性HNO3<LiNO3<NaNO3

试用离子极化理论解释下列各组化合物热分解温度的高低关系:

(1)CaSO4> CdSO4

解:对于CaSO4、CdSO4,其阳离子电荷数相同而电子构型不同,Ca2+是8电子构型,Cd2+是18电子构型,极化能力Cd2+>Ca2+,所以稳定性CaSO4> CdSO4,分解温度CaSO4> CdSO4

(2)MnSO4>Mn2(SO4)3

解:对于MnSO4和Mn2(SO4)3,其阳离子是同种元素,离子电荷数前者为+2;后者为+3,极化能力Mn2+<Mn3+,所以热稳定性MnSO4>Mn2(SO4)3,分解温度MnSO4>Mn2(SO4)3

(3)SrSO4> MgSO4

解:对于SrSO4> MgSO4,其阳离子是同一主族的+2价离子,离子半径,Sr2+>Mg2+,极化能力Sr2+<Mg2+,所以热稳定性SrSO4> MgSO4,分解温度SrSO4> MgSO4

(4)Na2SO4>MgSO4

解:对于Na2SO4>MgSO4,其阳离子的电荷数不同,Mg2+的电荷数高,极化能力较强,所以MgSO4热稳定性低于Na2SO4,分解温度Na2SO4>MgSO4

(5)HNO3>HNO2

解:对于HNO3和HNO2,其阳离子相同,对中心的反极化作用相同,但中心n(Ⅴ)对H的反极化作用的抵抗能力强于N(Ⅲ),故热稳定性HNO3>HNO2,分解温度HNO3>HNO2

(6)NaCO3>NaHCO3

解:对于NaCO3和NaHCO3,H的反极化能力极强,导致NaHCO3的热稳定性远小于NaCO3,故分解温度NaCO3>NaHCO3

(责任编辑:化学自习室)
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