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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选论离子键理论和离子极化理论

选论离子键理论和离子极化理论

On the evening of July 24, 2021
5、试解释酸性高锰酸钾溶液有强氧化性。
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6、已知硫酸盐的热分解温度数据如下:
MgSO4 CaSO4 SrSO4 CdSO4 MnSO4 Mn2(SO4)3 895℃ 1149℃ 4℃ 826℃ 755℃ 300℃
On the evening of July 24, 2021
(1)正离子
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①正离子所带电荷越高,极化作用越强; ②正离子半径越小,极化作用越强; ③不同电子层结构的正离子,其极化作用大小的顺序为:
18e或(18+2)e > 9~17e > 8e
(2)负离子
①负离子所带电荷越低,极化作用越强; ②负离子半径越大,极化作用越强; ③复杂负离子对称性高,变形性差,极化作用弱; (复杂负离子的中心原子化合价越高,变形性越差)
On the evening of July 24, 2021
3.离子极化对化合物性质的影响
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①化合物颜色
极化作用越强,电子从负离子向正离子迁移更容易,化合物用越强,使离子键向共价键过渡倾向越大,使化学键共价 性增加、化合物共价性增加,使化合物熔点和沸点降低;
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4.离子键理论和离子极化理论的应用
①判断化合物为典型离子化合物还是具有共价性的离子 化合物,判断方法如下:
⑴经验法:根据我们的学习经验直接判断,如KCl是典型离 子化合物,HCl是典型的可以电离的共价化合物; ⑵观察法:若化合物中有可产生较强极化作用的正负离子, 则化合物为具有共价性的离子化合物,否则为典型离子化 合物; ②典型离子化合物用离子键理论,具有共价性的离子化合

3.离子的极化总结

3.离子的极化总结
-的能力,所以有Be2+夺取O2-的能力最大, Ba2+ 夺取 O2-的能力最小, BeCO3 的分解温度最低,BaCO3的分解温 度最高。
五、电荷迁移光谱
电荷迁移光谱常称为荷移光谱(C.T),是由配体轨道与 金属离子轨道之间的电子跃迁产生的。已知主要有三种形 式的电荷迁移:一种是配体阴离子向金属离子的电荷迁移, 另一种是金属向配体的电荷迁移,第三种是金属向金属的 电荷迁移。 通常电荷迁移跃迁比d-d跃迁需要较高的能量,因而 吸收峰一般出现在近紫外和紫外区,且吸收强度大,因为 是宇称允许,又是自旋允许的跃迁。 配体向金属离子的电荷跃迁(L→M)一般发生在含有 pπ 给予电子的配体和有空轨道的金属离子之间,这种跃 迁相当于金属离子被还原,配体被氧化,但一般并不实现 电子的完全转移。
三、离子极化对化合物的溶解度的影响
AgF 溶解度g/L 1800 溶度积 AgCl 0.03 AgBr 0.0055
教材P714
AgI 5.6*10-5
1.77*10-10 5.35*10-13 8.51*10-17
这主要是因为F-离子半径很小,不易发生变形,Ag+ 和F-的相互极化作用小,AgF属于离子型化合物,可溶于 水。银的其它卤化物,随着Cl→Br→I的顺序,共价程度 增强,它们的溶解度就依次递减了。 正一价Cu+的卤化物和Ag+的卤化物行为类似。 在这里要注意:影响无机化合物溶解度的因素是很多 的,但离子的极化往往起很重要的作用。
3.离子极化的结果 ① 键型过渡(离子键向共价键过渡)
如:AgF AgCl AgBr AgI
离子键 共价键
核间距缩短。
Ag+ I-
r/pm 126+216 (= 342)

3.离子的极化

3.离子的极化

还有在一种叫做黑金的化合物Cs2AuⅠAuⅢCl6中也存 在着[AuⅠCl2]- → [AuⅢCl4]-的电荷迁移过程
补充:离子极化
离子的极化率(α): 描述离子本身变形性的物理量。 离子的极化力(f ): 描述一个离子对其他离子变形的影响能力。
1.离子的极化率(α )
一般规律: ① 离子半径 r : r 愈大, 极化率α 愈大。 如α :Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+;F-<Cl-<Br-<I- ② 负离子极化率大于正离子的极化率。
极化作用增强、键的共价性增强→
卤化银的离子半径之和、实测键长、键型如下:
二、离子的极化对化学键型的影响
卤化银的离子半径之和/pm、实测键长/pm 、键型: AgF AgCl AgBr 259 307 322 246 277 288 离子型 过渡型 过渡型
AgI
346
299
共价型
三、离子极化对化合物的溶解度的影响
五、电荷迁移光谱
第二种:金属向配体的电荷迁移这里不予介绍。 第三种:金属离子向金属离子的电荷迁移跃迁发生在 一种金属以不同价态同时存在于一个体系之时,常呈强吸 收的光谱,这是由于发生了不同价态离子之间的电荷迁移, 故其光谱常称为混合价光谱,例如在深蓝色的普鲁士蓝 KFe[Fe(CN)6]中就发生了Fe2+→Fe3+的电荷迁移跃迁。 在钼蓝中,存在MoⅣ→MoⅤ的电荷跃迁。
另一方面在周围离子的作用下,本身发生变形。
阳、阴离子相互极化的结果,彼此的变形性增大,产 生诱导偶极矩加大,从而进一步加强了它们的极化能力。
二、离子的极化对化学键型的影响
阳阴离子结合成化合物时,如果相互间完全没有极化 作用,则其间的化学键纯属离子键。 实际上,相互极化的关系或多或少存在着,对于含dx 或d10电子的阳离子与半径或电荷高的阴离子结合时尤为

兰叶青 无机化学专业课考研复习第9章 分子结构

兰叶青 无机化学专业课考研复习第9章 分子结构

第二节
第九章
一、现代价键理论(也称电子配对法)
1、共价键的形成和本质 海特勒和伦敦在用量子力学处理H2分子形成的过 程中,得到H2分子的能量E和核间距R之间的关系曲线, 如图。
H2分子的能量随核间距的变化
NaBr、NaCl中, I 、Br、Cl 的还原性依次降低,而
AgI、AgBr、AgCl的溶解度依次增大,颜色依次变浅, 这都与离子半径的大小有着密切联系。
第一节
第九章
2、离子的电荷 离子电荷高,与相反电荷的吸引力大,熔点、沸
点就高。例如:CaO的熔点(2614℃)比NaCl(801℃) 高。
3、离子的电子构型
相反电荷Z+和Z-的离子间的吸引势能V吸引为:
V吸引
z z e2
4 0 r
第一节
第九章
式中ε0为介电常数,e为1个电子所带电量。相反电荷的 离子之间,除静电引力外,还存在外层电子之间以及
原子核之间的相互排斥作用。排斥势能V排斥与r的关系
为:
V排斥
B rn
式中:B和n为常数。因此,正负离子间的总势能为:
rNa 230 133 97pm
rCl 278 97 181pm
目前最常用的离子半径是1927年由鲍林(Pauling) 从核电荷数和屏蔽常数出发推算出的一套数据,半径 计算公式为:
第一节
第九章
r cn
Z 式中Z为核电荷数,σ为屏蔽常数,Z-σ为有效核电数,cn为取决 于最外电子层的主量子数n的一个常数。
F 、Cl 、O2 等简单的负离子,其最外层都为稳定
的稀有气体结构,即8电子构型。对于正离子来说,情 况相对复杂,除了8电子结构外,还有其它多种构型。 正离子的电子层构型大致有以下几种:

离子极化资料

离子极化资料

离子极化离子极化是一种物质中发生的重要现象,它指的是原子或分子中的电子被从其原位置移开,形成带电离子的过程。

离子极化在化学、物理、生物等领域都有着重要的应用和意义。

基本概念首先,我们来了解一下离子的基本概念。

离子是指带电的原子或分子,它们可以带正电荷(正离子)或负电荷(负离子)。

当原子或分子失去或获得电子时,就会形成离子。

在物质中,正负离子的形成和相互作用是离子极化的基础。

离子极化的作用离子极化在生活中和科学研究中起着重要作用。

在材料科学中,离子极化是新材料开发和性能改善的关键。

通过控制材料中离子的极化程度,可以改变材料的电学、光学和热学性质,从而实现特定功能的设计和应用。

在生物学中,离子极化也扮演着重要角色。

细胞膜上存在离子通道,通过调控离子的进出,细胞可以维持内外离子浓度的平衡,从而保持生命活动的正常进行。

离子极化还参与神经传导、肌肉收缩等生物学过程。

离子极化的机制离子极化的机制主要包括电子的偏移和分布。

在离子化合物中,阳离子和阴离子之间存在相互作用,使得离子周围的电子云发生偏移,形成极化。

在电场的作用下,电子受到电力线的作用而发生位移,不同离子间的极化程度取决于原子或分子的电性。

应用展望未来,随着科学技术的不断进步,离子极化领域的研究也将迎来新的发展。

人们可以利用离子极化来设计更智能、高效的材料,应用于电子器件、能源存储等领域。

同时,深入研究离子极化的机制,有望带来生命科学、医学等领域的重大突破和创新。

结语离子极化作为一种重要的物质现象,不仅在基础科学研究中发挥关键作用,也在工程技术和生物学领域展现出巨大潜力。

通过深入探讨离子极化的特性和机制,我们可以更好地理解自然界的规律,推动科学技术的不断发展和创新。

在离子极化过程中正离子的作用

在离子极化过程中正离子的作用

在离子极化过程中正离子的作用
离子极化是一种物理现象,它涉及将两种不同的离子混合在一起的化学反应,然后使这两
种离子之间的电荷得到不同的平衡。

它具有重要的应用,可以在化学和物理研究中被广泛应用。

在离子极化的化学反应过程中,离子的行为是至关重要的,尤其是正离子的行为。

正离子是包含电荷的离子,它们通常拥有正电荷,这意味着它们受到其他电荷物体的引力。

在离子极化反应中,正离子在最初的部分会被电荷引力吸引到相反电荷的离子,因此形成
一个两离子的配对,之后这种配对会变得更稳定,并且受到电荷引力的影响,最终会被完
全拆解。

另外,此外,正离子也可以通过电位控制来控制它们与另一个离子之间的相互作用。

正离子在离子极化过程中扮演着重要的角色,它们有利于稳定离子极化反应,使其更加有
效地进行,最终将两离子稳定地连接在一起。

正离子也可以被用于其他方面,如生物医学
和材料科学等领域,因为它们可以被用来控制某些特性的产生和促进某些反应的发生。

总之,正离子在离子极化反应中起着至关重要的作用。

它们可以使两离子更有效地结合起来,从而使整个反应过程更加平衡,在化学和物理研究中也可以得到广泛的应用。

基于正
离子特性的研究也可以用来提高各种应用的效率。

无机化合物的结构特点

无机化合物的结构特点

无机化合物的结构特点无机化合物是由无机元素组成的化合物,其结构特点主要包括离子晶体结构、共价分子结构和金属结构三种类型。

下面将分别介绍这三种结构类型的特点。

1. 离子晶体结构离子晶体结构是由正负离子通过离子键结合而成的晶体结构。

在离子晶体中,正负离子按照一定的比例排列成晶体结构,形成离子晶体的特有结构特点。

离子晶体结构的特点包括:(1)离子间的静电作用:离子晶体结构中正负离子之间通过静电作用相互吸引,形成离子键,使得晶体结构稳定。

(2)高熔点和硬度:由于离子晶体结构中正负离子之间的强烈吸引力,使得离子晶体具有较高的熔点和硬度。

(3)晶体结构规则:离子晶体结构中正负离子按照一定的比例和排列方式排列成晶体结构,具有一定的规则性和周期性。

(4)易溶于水:离子晶体通常易溶于水,因为水分子能够与离子之间的静电作用相互作用,使得离子晶体在水中溶解。

2. 共价分子结构共价分子结构是由共价键连接的原子或分子组成的结构。

在共价分子结构中,原子或分子通过共价键共享电子,形成共价分子的特有结构特点。

共价分子结构的特点包括:(1)共价键的形成:共价分子结构中原子或分子通过共价键共享电子,使得分子结构稳定。

(2)分子间的范德华力:共价分子结构中分子之间通过范德华力相互作用,使得分子结构保持一定的稳定性。

(3)低熔点和挥发性:由于共价分子结构中分子之间的相互作用较弱,使得共价分子通常具有较低的熔点和挥发性。

(4)不导电:共价分子通常不导电,因为共价键中电子是局域化的,不具有自由移动的特性。

3. 金属结构金属结构是由金属原子通过金属键连接而成的结构。

在金属结构中,金属原子通过金属键形成金属晶体的特有结构特点。

金属结构的特点包括:(1)金属键的形成:金属结构中金属原子通过金属键共享电子形成金属键,使得金属结构具有一定的稳定性。

(2)电子海模型:金属结构中金属原子释放出自由电子形成电子海,使得金属具有良好的导电性和热导性。

(3)金属结构的变形性:金属结构中金属原子之间通过金属键连接,使得金属具有较好的变形性和延展性。

离子晶体

离子晶体

离子构型
通常把处于基态的离子电子层构型简称为离子构 型。负离子的构型大多数呈稀有气体构型,即最外层 电子数等于8。正离子则较复杂,可分如下5种情况: 1)2e 构型: 第二周期的正离子的电子层构型为 2e 构型,如Li+、Be2+等。 2)8e构型:从第三周期开始的IA、IIA族元素正离 子的最外层电子层为 8e,简称 8e 构型,如 Na+ 等; Al3+ 也是 8e 构型; IIIB—VIIB 族元素的最高价也具有 8e 构 型 [ 不过电荷高于 +4的带电原子(如Mn7+)并不以正离 子的方式存在于晶体之中]。
晶格能的计算玻恩-哈伯循环
以NaCl(s)为例
△fH0NaCl 1 Na(s)+ ——Cl2(g)───→NaCl(s) 2 △H1 Na(g)+Cl(g) △H2 Na+(g)+Cl-(g) -U
△fH0NaCl=-411KJ·mol-1 △H1=230KJ·mol-1 △H2=128KJ·mol-1 △H3=-526KJ·mol-1
CsCl(氯化铯)配位数8:8、NaCl(岩盐)配位 数6:6、ZnS(闪锌矿)配位数4:4、CaF2(萤石)配 位数8:4和TiO2(金红石)配位数6:3,是最具有代表 性的离子晶体结构类型,许多离子晶体或与它们结构 相同,或是它们的变形。
5种离子晶体结构的代表物种 常见的离子晶体化合物
晶体结构型
r(Na+)=(1-30%)r(F-)=0.7r(F-) r(Na+)+r(F-)=231pm 1.7r(F-)=231pm 即:r(F-)=136 r(Na+)=95pm。
(2)测得KCl晶体中阴阳离子核间距为314pm,但 与K+和Cl–同构型的Ar的主量子数为3,大于与Na、F
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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。
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 )
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 +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。
- 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 。
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。
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
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-
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 +
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。
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。
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 。
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。
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