当前课程知识点：无机化学 > 第9章 晶体结构 > 9.4 离子极化理论 > 9.4.1 离子极化理论
这一小节我们要讲的是离子极化理论
在了解离子极化理论之前
我们先看一看离子的电子构型
那么在离子晶体里面
大量存在着正负离子
对于负离子来说
那么一般来说呢
它都是一个最外电子层
是稳定的8电子构型
而对于阳离子来说呢
它会有几种电子层构型方式
那么第一种呢
我们给它叫做2电子构型
比如像锂离子和二价的铍离子
那么它们的最外电子层都只有2个电子
还有8电子构型
比如说像钠离子
它的最外电子层是8个电子
还有18电子构型
比如说像一价的铜离子
他的离子的电层构型
最外层是18个电子
还有锌离子
还有18+2电子构型
比如说二价的锡离子
它的最外层电子构型和次外层电子构型
分别为次外层加起来是18个电子
最外层是2个电子
还有一种是9到17电子构型
例如像三价铁离子
它的最外层电子构型
是2个加上6个加上5个
一共是13个电子
下面我们看一看离子在极化过程
假如说现在有一个简单的离子
我把这个简单离子放到电场当中
那么我们会发现一个变化过程
原本的简单离子
它的正负电荷中心是重合的
但是在外电场当中
它的正负电荷中心发生了分离
那么这时候这个离子具有了一个偶极距
我们把它叫做诱导偶极距
那么诱导偶极距等于什么呢
μ等于α乘以E
E是电场的强度
α是离子的极化率
那么对于离子晶体来说
在离子晶体里面存在着大量的
正离子和负离子
那么每一个正离子或者每个负离子
对于其他离子来说都相当于一个微电场
所以离子的极化过程
在离子晶体里面是普遍存在的
那么对于不同的离子晶体来说
这个极化作用的强弱与什么有关系呢
它和离子的两个性质有关系
一个是离子的极化力
一个是离子的变形性
下面我们分别分析一下
极化力和变形性分别和哪些因素有关系
那么离子的极化率体现的是
离子作为一个微电场
使得其他离子发生变形的一个能力
所以对于一个离子来说
它所能产生的微电场的场强越大
它的极化力也越大
什么时候产生的场强越大呢
对一个离子来说
他所带的电荷数越高
它的半径越小
它所产生的微电场的场强是越大的
这时候它的极化力也是越大的
你比如说我们说三价的铝离子
二价的镁离子和一价的钠离子
那么他们的极化力
一定是铝离子强于镁离子强于钠离子
如果两个离子它的电荷相等
半径又相近
这时候这个离子极化力呢
还和离子的外电子层构型有关系
那么一般来说呢
18电子构型
18+2电子构型和2电子构型的离子
它的极化力要强于9到17电子构型
强于8电子构型
我们再来看看离子的变形性
离子的变形性指的是
离子在其他离子的作用下
它本身发生极化变形的能力
那么离子的变形性和离子的极化率有关
什么时候离子的变形性比较大呢
总的来说对一个离子来说
它的半径越大
它的变形性也越大
所以离子的变形性大小呢
我们也可以用一个物理量
极化率α来衡量
那么对于离子来说
它的α也就是说极化率越大
这个离子的变形性也越大
那么离子的变形性和电荷的关系
说白了电荷的影响
也是归结到对于半径的影响
所以对于阳离子来说
如果他带的电荷数越高
那么这个阳离子的半径是越小的
那么这时候这个阳离子的变形性是越小的
对于阴离子来说
他所带的电荷数越高
那么这个阴离子的半径是越大的
所以它的变形性也是越大的
那么如果碰到电荷相等半径相近的时候
这时候不同离子
它的变形性的大小
也和他的电子层构型有关系
那么一般来说18电子构型
18+2电子构型
和9到17电子构型的要大于8电子构型
一般来说
负离子的变形性要强于正离子的变形性
下面呢
我们来看一看离子的极化规律
那么总的来说
一般情况下
对于离子晶体里面的正离子来说
它的极化力是比较大的
它的变形性是小的
而对于阴离子来说呢
它的极化力是小的
变形性是大的
所以我们在考虑
离子晶体里面的极化作用强弱时
我们主要考虑的是
阳离子对于阴离子的极化作用
但是呢也有特殊情况
如果这个正离子
它是一个18电子构型和18+2电子构型的
这样的正离子
它的变形性也很大
所以这种情况下呢
我们反过来也要考虑
负离子对于正离子的极化作用
按照这样的极化规律
我们经常需要比较
不同离子晶体之间的极化作用强弱
那么我们在具体分析的时候
可以按照以下三点来进行考虑
首先
如果两个离子晶体它的阴离子相同
那么这时候我们需要比较的是
阳离子的极化力
对阳离子来说
它的电荷越高
半径越小
它的极化作用就是越强的
如果两个离子晶体
它的阳离子电荷相等
半径相近的时候
这时候我们比较的是阴离子的变形性
那么阴离子的半径越大
它的变形性越大
这时候它的极化作用是越强的
第三种呢是特殊情况
也就是说当我们的阳离子是18电子构型
或18+2电子构型的时候
那么阳离子的变形性也很大
这时候呢
我们要考虑一个附加极化作用
那么如果存在附加极化作用
这时候这个离子晶体的极化作用
相对来说是比较强的
下面我们简单解释一下附加极化作用
这是一个阳离子一个阴离子
那么一般情况下呢
我们只要考虑
阳离子对于阴离子的极化作用
阴离子在阳离子的极化作用下
它发生一个极化变形
产生一个诱导偶极距
那么一般晶体来说呢
我们只要考虑到这一步
就可以
但是如果我们的阳离子
是18电子和18+2电子构型
我们讲了这种情况下
这个阳离子的并行性也是很大的
如果我们的阳离子
是18电子和18+2电子构型的
那么它在阴离子作用下也会发生极化变形
那么变形以后的阳离子
使得阴离子进一步发生极化变形
那么正是由于多了这两步变形过程
那么使得这一构型的离子晶体
它的极化作用增强
这就是附加极化作用
离子的极化作用
是普遍存在于离子晶体里面的
所以离子极化
对于晶体的性质会产生重要的影响
那么我们来看一下
那么本来是正负离子
那么随着她们的极化作用的增强
他们的电子云相互靠近
它会发生重叠
那么相互重叠的结果
一个是使得他们之间的作用力
由原来的离子键的成分
会逐渐向共价键的成分来过渡
另外一个呢
会导致正负离子之间的距离缩短
所以离子极化对于物质性质的影响
第一个影响就是对于键型的影响
那么我们发现呢
随着极化作用的增强
那么在离子键的成分下
会附加一定的共价键的成分
而且这种附加作用随着极化作用的增强
这个离子键里面共价键的成分越来越多
离子间会向共价键过渡
那么随着极化作用的增强
我们刚才分析了
随着电子云的重叠
正负离子之间的距离缩短
那么还会导致一种变化过程
会使得晶体的构型发生改变
那么它有可能随着极化作用的增强
这个晶体
会向着一些配位数更小的构型转变
我们举个例子
比如说卤化银氯化银溴化银和碘化银
如果我们按照半径比规则来进行计算
它都应该属于
配位数为6:6的氯化钠型
但是这里面实际上
氯化银和溴化银是氯化钠型的
而碘化银是属于立方氯化锌型的
那么可能就是由于极化作用的增强
使得碘化银的晶体构型呢
由6:6型转变为4:4型
那么人们还发现呢
这个离子极化作用
对于晶体的溶解度也会产生重要影响
那么随着极化作用的增强
在离子键成分里面共价键的成分越多
那么这个晶体的溶解度会逐渐降低的
我们可以比较一下卤化银
他们的晶体的溶解性
氟化银是易溶的
氯化银溴化银碘化银都是难溶的
但是随着氯离子溴离子碘离子
它们的变形性的增加
那么它们的溶解度是逐渐减小的
这也体现了离子极化作用
对于晶体溶解度的一个影响趋势
人们还会发现呢
随着极化作用的增强
它对晶体的熔点也会产生影响
那么一般来说呢
随着离子键当中所含有的共价键成分的增多
这个晶体的熔点是逐渐降低的
比如说下面几种离子晶体
氯化镁氯化钙氯化锶和氯化钡
我们可以用极化作用
比较一下晶体的熔点大小
我们来分析一下
氯化镁氯化钙氯化锶和氯化钡阴离子相同
那么阳离子镁离子钙离子锶离子和钡离子
我们比较它们的极化力
极化力最大的就应该是镁离子
因为它的半径最小
那么也就是说
这四种离子晶体极化作用最强的是氯化镁
那么按照这条规律的话
极化作用越强
晶体的熔点越低
所以这四种离子晶体
它的熔点顺序是
氯化钡大于氯化锶大于氯化钙大于氯化镁
这就是极化作用对于晶体熔点的影响
这里面呢我想让大家思考一个问题
我们之前讲过
晶格能对于晶体熔点的影响规律
假如说这四个离子晶体
我们用晶格能的作用规律
来判断一下晶体的熔点大小
我们会发现呢
它会得到一个相反的熔点变化规律
那么说明什么呢
说明晶格能和离子极化
它都是影响离子晶体性质的两个重要因素
但是对于不同的离子晶体来说
哪一种因素起到主导作用
那么和离子晶体的结构有关系
以上是这一节知识点的内容
-1.1 物质的聚集状态和分压定律
--第1.1节讨论 应用理想气体状态方程的时候应注意哪些问题
--第1.1节测试 物质的聚集状态和分压定律
-1.2 稀溶液的依数性
--第1.2节讨论 为什么讨论稀溶液的依数性时将溶质限定为难挥发非电解质
--第1.2节测试 稀溶液的依数性
-第1章测试 物质的聚集状态
-2.1 化学热力学基本概念
--第2.1节测试 化学热力学基本概念
-2.2 化学反应热效应
--第2.2节测试 化学反应的热效应
-2.3 化学反应热效应计算
--第2.3节测试 化学反应热效应计算
-2.4 化学反应方向判据
--第2.4节测试 化学反应方向判据
-第2章测试 化学热力学基础
-3.1 影响化学反应速率的因素
--第3.1节测试 影响化学反应速率的因素
-3.2 化学反应速率理论
--第3.2节讨论 有人说根据反应方程式可以直接写出速率方程，这种说法对吗？
--第3.2节测试 化学反应速率理论
-3.3 化学平衡理论
--第3.3节测试 化学平衡理论
-3.4 化学平衡移动
--第3.4节测试 化学平衡移动
-第3章测试 化学反应速率与化学反应平衡
-4.1 酸碱理论
--第4.1节讨论 阿雷尼乌斯电离理论、酸碱质子理论和酸碱电子理论各有什么优缺点？
--第4.1节测试 酸碱理论
-4.2 水的电离平衡
--第4.2节测试 水的电离平衡
-4.3 弱酸弱碱平衡
--第4.3节测试 弱酸弱碱平衡
-4.4 盐水解平衡
--第4.4节测试 盐水解平衡
-4.5 缓冲体系
--第4.5节讨论 人体血浆中有哪些缓冲系统，最重要的是哪一个？
--第4.5节测试 缓冲体系
-第4章测试 酸碱平衡
-5.1 溶度积常数
--第5.1节测试 溶度积常数
-5.2 溶度积常数与溶解度换算关系
--第5.2节测试 溶度积常数与溶解度换算关系
-5.3 溶度积规则
--第5.3节测试 溶度积规则
-5.4 影响沉淀生成因素
--第5.4节测试 影响沉淀生成因素
-5.5 分步沉淀
--第5.5节测试 分步沉淀
-5.6 沉淀溶解
--第5.6节测试 沉淀溶解
-5.7 沉淀转化
--第5.7节测试 沉淀转化
-第5章测试 沉淀-溶解平衡
-6.1 原电池
--第6.1节测试 原电池
-6.2 电极电势
--第6.2节测试 标准电极电势
-6.3 Nernst方程
--第6.3节讨论 电池反应和电极反应的能斯特方程有什么异同点？
--第6.3节测试 电极电势Nernst方程
-6.4 电极电势的应用
--第6.4节讨论 怎么解释单质银不能从盐酸溶液中置换出氢气，但可从氢碘酸中置换出氢气
--第6.4节测试 电极电势应用
-6.5 元素电势图及其应用
--第6.5节测试 元素电势图及其应用
-第6章测试 氧化还原平衡
-7.1 玻尔氢原子模型
--第7.1节测试 玻尔氢原子模型
-7.2 波粒二象性
--第7.2节测试 波粒二象性
-7.3 薛定谔方程
--第7.3节测试 薛定谔方程
-7.4 四个量子数
--第7.4节测试 四个量子数
-7.5 波函数角度分布图
--第7.5节测试 波函数角度分布图
-7.6 多电子原子结构
--第7.6节测试 多电子原子结构
-7.7 元素性质的周期性变化
--第7.7节讨论 说说电离能和电子亲合能的变化趋势，其中有哪些特例
--第7.7节测试 元素性质的周期性变化
-第7章测试 原子结构与元素周期律
-8.1 现代价键理论
--第8.1节测试 现代价键理论
-8.2 杂化轨道理论
--第8.2节讨论 sp、sp2、sp3杂化轨道的成键能力的大小次序？
--第8.2节测试 杂化轨道理论
-8.3 价层电子对互斥理论
--第8.3节测试 价层电子对互斥理论
-8.4 分子轨道理论
--第8.4节测试 分子轨道理论
-第8章讨论 为什么说杂化轨道理论和价层电子对互斥理论存在互补关系
-第8章测试 分子结构
-9.1 晶体结构
--第9.1节测试 晶体结构
-9.2 金属键理论与金属晶体
--第9.2节测试 金属键与金属晶体
-9.3 离子键与离子晶体
--第9.3节测试 离子键与离子晶体
-9.4 离子极化理论
--第9.4节测试 离子极化理论
-9.5 分子间力与分子晶体
--第9.5节测试 分子间力与分子晶体
-9.6 氢键
--第9.6节测试 氢键
-第9章测试 晶体结构
-10.1 配位化合物组成及命名
--第10.1节测试 配位化合物组成和命名
-10.2 配合物解离平衡
--第10.2节测试 配合物解离平衡
-10.3 配合物解离平衡的移动
--第10.3节测试 配合物解离平衡移动
-10.4 配合物的化学键理论-杂化轨道理论
--第10.4节测试 配合物的化学键理论-杂化轨道理论
-10.5 配合物的晶体场理论
--第10.5节测试 配合物的晶体场理论
-第10章讨论 为什么大多数金属水合离子有颜色，但是锌离子、银离子无色
-第10章测试 配位化学基础
-第11章测试 氢和稀有气体
-第12章测试 碱金属和碱土金属
-第13章测试 硼族、碳族和氮族元素
-第14章测试 氧族元素和卤素
-第15章测试 过渡元素
-动植物体中微量元素的检测
-趣味实验小视频
--糖球烧焦案.m
--指纹重现江湖
--紫甘蓝汁的传奇
