离子极化 百科内容来自于: 百度百科

离子的极化(Ionic polarization)由法扬斯(Fajans)首先提出。离子极化指的是在离子化合物中,正、负离子的电子云分布在对方离子的电场作用下,发生变形的现象。离子极化能对金属化合物性质产生影响。

简介

离子极化
ionic polarization
离子化合物中,正、负离子的电子云分布在对方离子的电场作用下,发生变形的现象。离子极化使正、负离子之间在原静电相互作用的基础上又附加以新的作用,它是由离子在极化时产生的诱导偶极矩μ引起的。μ与电场强度E的比值μ/E称为极化率,它可作为离子可极化性大小的量度。正、负离子虽可互相极化,但一般说,由于正离子半径小,电子云不易变形,可极化性小,主要作为极化者;负离子恰好相反,是被极化者。离子极化的结果使离子键成分减少,而共价键成分增加,从而产生一定的结构效应,影响化合物的物理、化学性质。离子极化可使键力加强、键长缩短、键的极性降低以至结构型式变异,从离子晶体的高对称结构向层型结构过渡。

首先提出

离子的极化(Ionic polarization) 法扬斯(Fajans)首先提出

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(polarization power) 离子使异号离子极化的作用,称为极化作用。
c.极化率(或变形性)(polarizability) 被异号离子极化而发生电子云变形的能力,称为极化率或变形性
(2) 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。
(3) 离子的极化作用可使典型的离子键向典型的共价键过渡。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。
Fig. 8.8 Polarization effect between cation and anion

离子极化作用的规律

a.正离子电荷越高,半径越小,离子势 φZ / r)越大,则极化作用越强。
b.在相同离子电荷和半径相近的情况下,不同电子构型的正离子极化作用不同:8电子构型< 9-17电子构型 < (18,18+2) 电子构型。
例如: r(Hg)= 102pm, r(Ca)= 100pm,但Hg的极化作用大于Ca
解释:(i) 由于d态电子云空间分布的特征,使其屏蔽作用小
(ii) 由于d态电子云本身易变形,因此d电子的极化和附加极化作用都要比相同电荷、相同半径的8电子构型的离子的极化和附加极化作用大。
c.负离子的电荷越高,半径越大,变形性越大。
例如:F<Cl
d.对于复杂的阴离子:中心离子氧化数越高,变形性越小。
例如:变形性从大到小排列: ClO>ClO2>ClO3>ClO4

离子极化对金属化合物性质的影响

a.金属化合物熔点的变化 MgCl2>CuCl2
b.金属化合物溶解性的变化 AgF>AgCl>AgBr>AgI,这是由于从F到 I离子受到Ag的极化作用变形性增大的缘故。
c.金属盐的热稳定性 NaHCO3的热稳定性小于Na2CO3。从BeCO3 BaCO3热稳定性增大,金属离子对O离子的反极化作用(相对于把C与O看作存在极化作用)越强,金属碳酸盐越不稳定。
d.金属化合物的颜色的变化 极化作用越强,金属化合物的颜色越深。
AgCl(白),AgBr(浅黄),AgI(黄)
HgCl2(白),HgBr2(白),HgI2(红)
e.金属化合物晶型的转变  CdS: r+ / r- = 97pm/184pm = 0.53>0.414,理应是NaCl型,即六配位,实际上,CdS晶体是四配位的ZnS型。这说明 r+ / r-<0.414。这是由于离子极化,电子云进一步重叠而使 r+ / r- 比值变小的缘故。
f.离子极化增强化合物导电性金属性 在有的情况下,阴离子阳离子极化后,使电子脱离阴离子而成为自由电子,这样就使离子晶体金属晶体过渡,化合物的电导率、金属性都相应增强,如FeS、CoS、NiS都有一定的金属性。
元素的离子分类与极化关系
惰性气体型离子指最外层具8或2个电子,构型与惰性气体原子一样的离子。在元素周期表中,位于第IA,IIA,VIIA各主族和第二、三周期元素(除H和惰性气体原子外)多属该类型离子。这类元素电离势较低,离子半径较大,易与氧结合成氧化物或含氧盐矿物,所以也常称作亲氧元素。形成的矿物多为造岩矿物,所以也称作亲石元素
2.铜型离子
t铜型离子指最外层电子有18或18+2个,构型与一价铜离子最外电子层相同的离子。在元素周期表中,位于第四、五、六周期之IB、IIB、IIIA、VIA各族元素均属铜型离子。这类元素电离势较高,离子半径较小,极化能力强,易与硫结合成硫化物或其类似化合物矿物,亦称作亲硫元素或造矿元素。
3.过渡型离子
过渡型离子指最外电子层为9~17个电子的不稳定离子。周期表中第四、五、六周期IIIB~VIIB及VIII族,序号小于104的元素属过渡型元素。这类离子中,Mn族左侧者常表现出与惰性气体型离子类似的性质,为亲氧性过渡型离子,其右侧者表现出与铜型离子类似的性质,为亲铜性过渡型离子。
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- 来自原声例句
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