当前课程知识点：大学化学 > 第四章 分子结构与化学键理论 > 4.1 离子键理论—离子键价键构型 > Video
同学们好
下边我们继续
离子键理论的学习
前边我们跟大家介绍了
AB型的离子化合物
它们所构成的常见的三种
空间的配位关系
和它们的空间的结构
那么这一节
我们要跟大家一起来分享
离子键的价键构型
首先
离子的电子构型
对于负离子和正离子
是有所不同的
对于负离子来讲
8电子的构型
是我们最常见的
负离子的构型
这种构型
往往是它的价电子层
采用ns2 np6的
满电子的结构
像我们常见的
Cl- O2-
这样典型的负离子
都是最常见的2s2 2p6
或者3s2 3p6的
满电子的结构
对于正离子来讲
它的价电子的构型
由于离子所处的周期
以及次外层结构的不同
会表现的和负离子来讲
有相应的差别
比如说
正离子可以是
2电子的构型
主要是ns2
像我们碱金属和
碱土金属当中的
Li+和Be2+
同时
正离子也可以是8电子构型
类似于我们负离子当中的
ns2和np6
不同的是
它们失去电子以后
才变成了和阴离子相同的
价电子的8电子构型
这当中像碱金属的K+
和碱土金属的Ca2+
是我们最常见的
8电子构型的阳离子
或正离子结构
此外 对于过渡族
处于d轨道和f轨道
它们处在充满
或者半充满的状况下
会有复杂的
价电子构型的变化
这时候不同价态的离子
它们的电子构型呢
就有了很大的差异
比如说
我们熟悉的过渡族的
两价的Fe2+
和两价的Mn2+
它们的电子构型
就属于
ns2np6nd1~9的
这样的一个
电子构型的特征
而对于d轨道充满的结构
这当中就会出现
18电子的电子构型
比如说
像我们的Zn2+和Ag+
过渡族离子
因为复杂的
电子构型的变化
使它们的离子
往往会带有特殊的颜色
或者是在
外界物理场的作用下
产生相应的磁性 电性能
或者光学性能的特殊的变化
因此
过渡族离子
也是我们用在
我们的力、热、声、光、电
物理性质领域里边
最丰富的物质结构的提供者
或者是最丰富的
物质结构的构筑者
有关这一部分的知识
同学们在日后的学习当中
可以多加留意
此外当价层电子处在
具有更高的能级
和更高的这样的一个
周期的时候
还容易出现
18+2电子构型的特征
这种特征往往是
它们的最外层
是满轨道的s电子
次外层是d轨道的
满轨道电子
而包括它的次内层和
次内层的s轨道
p轨道当中
也是充满型的这样的结构
这种结构
主要是像我们熟悉的
两价的Pb2+
和两价的Sn2+
它们具有这样的18+2的
特殊的电子构型
因此
它们在化学反应
和表现出来的物质结构的
特殊的物理性能方面
也有非凡的表现
有关这一部分的知识呢
同学们可以
在今后的学习当中
多加留意
需要注意的是
离子的电子构型
与离子键的强度有关
它直接影响到
离子化合物的性质
所以
不同的电子构型
就会影响到它的
力、热、声、光、电、磁等等
不同的离子化合物的性质
有关这个问题
我们可以从
Na+和Cu+
来做一个相应的比较
我们知道
碱金属的1价的Na+
和过渡族元素的
1价的Cu+
它们的半径相差无几
当它们和相同的氯离子
所形成1：1的化合物的时候
它们的性质却截然不同
我们都知道NaCl
非常容易溶于水
但CuCl却不溶于水
什么原因呢
氧化值相同
阴阳离子的比例也相同
为什么会易溶于水和不溶于水
截然不同
我们从Na+和Cu+的
电子构型上来看
就会发现Na+
是8电子的构型
而Cu+是18电子的构型
当中的差异就在于
nd轨道的满电子状态
这就告诉我们
虽然离子化合物
它们的阴离子相同
它们阳离子的半径也近似
但是仅仅因为
电子构型的不同
他们的物理性质
就会是截然的不同
从这个例子
就可以帮我们加深
对于离子的电子构型
直接影响物质的
物理化学性质的
这样一个理论的
真实的认识
相似的例子还有很多
我们可以从不同的
价电子构型当中发现
结构相似
价态相似的离子化合物
它们的力、热、声、光、电、磁的性质
却可能有非常大的差异
有关这方面的例子呢
同学们以后在学习的过程当中
还会遇到很多
我们在针对这样的问题的分析时
千万不要忘了
首先要注意的
就是它们电子构型的差异
除了电子构型以外
研究离子化合物
我们离不了的一个重要的
物理参数
就是离子的尺寸
俗称离子半径
离子半径
从我们以往已有的知识
我们可以理解离子的半径
实际上是
正负离子的半径之和
是两个离子的中心的距离
也就是意味着
正负离子它们中心距离
就是由两个离子的半径
所构成的
这样的概念
在我们的头脑当中
已经形成了一个固有的模式
但是是谁帮我们建立起
这样的概念呢
这是一位德裔的美国科学家
朗道
朗道在研究
离子化合物的时候
它是以氟化物当中的
氟离子作为基础
以正负离子紧密接触型的
这样的一个离子构型
为他的研究的出发点
比如
像我们的LiI
MgS等等
它们可以参照
氟化物当中所形成的
正离子和负离子的
紧密接触的类型
把它们之间的
核中心的距离的构成
是由正离子
和负离子的半径相加和
而形成的
如果从几何图形上来看
也就是说
阴离子构成的骨架当中
嵌入的阳离子
恰恰和阴离子
形成的这样一个间隙
形成紧密的堆积
这时候我们把相邻的
两个阴离子之间的
这样的中心给它连起来
我们就发现
穿过阳离子的这样的一条
两个阴离子的连线的长度
就等于两倍的
阳离子的半径
加上两倍的阴离子的半径
这是朗道在基于
含有氟化物阴离子的
化合物的研究过程当中
通过对于阴阳离子的
紧密堆积方式的几何模拟
所提出来的最典型的
处理离子半径的
数学模型
与此平行的
还有香农半径
还有歌德斯密特半径
它们所针对的研究对象
与我们现在的紧密堆积
就会有所差异
因为时间关系
我们在这里
不作更多的介绍
有了这样的数学模型
我们在实验当中
怎么样来根据朗道模型
来测量离子半径呢
那么实验当中
人们是这么做的
首先假设晶体当中
正负离子是相互紧密接触的
这样的一个圆球
然后它们彼此紧密接触的
相互之间的距离呢
人们可以通过
相应的几何关系
来确定已知的某个离子
比如说负离子
负离子当中
氧和氟是最典型的负离子
把它们的半径
作为已知的实验条件
这时候
如果我们能够测出相应的
正负离子之间的
原子核中心的距离
我们就可以
依据这样的关系
然后得到我们相应的
正离子的半径
利用这样的方式
朗道帮我们建立了一个
整个的基于氟离子和氧离子
已知离子半径的
朗道离子半径
这样的一个数学体系
所以我们在实验当中
如果没有特殊的说明的话
一般采用的离子的半径
都是基于这样一个测量方法
所得到的实验的数值
比如说
我们针对NaF来讲
我们测到的正负离子
它们中心之间的距离
是231个pm
已知F-的半径
是136个pm
一个简单的算术的运算
我们就可以推出来
Na+的半径是95个pm
对于离子半径来讲
同一主族自上而下
半径是增加的
这一点的变化规律呢
和我们前期所讨论的
原子半径的变化规律
有相似之处
同一元素
正离子的半径
往往会小于它的原子半径
而且离子的价态越高
它与相应的
原子的半径的差距
就会越大
对于等电子的离子
离子半径会随着
负电荷的降低
或者正电荷的升高
而逐渐的减小
比如我们来看
这四个离子
它们所带的电荷不同
但是它们有一个共同的特性
就是等电子离子
这当中
氧所带的负电荷最高
铝所带的正电荷最高
而O2-的半径
要大于相应的F-
Na+
当然更会比Al3+要来得高
这就是等电子离子
它们的离子半径的
一个变化的特殊的规律
其原因是因为负离子
由于它带的价电子
是通过正离子的转移
而实现的
所以它的价层结构
要比原来的原子的尺度
要来得更大
而正离子
是通过失去价层电子
而形成的
所以它的结构
要比原来的原子结构
更为紧凑
这也就是为什么
在形成等电子离子的时候
他们有这样的一个
类似的变化规律
为了方便大家
在今后的学习当中
能够熟练的掌握
原子和离子半径之间的关系
我们给大家提供了
这样一个数据的表格
这当中列出了
不同的价态
不同的周期结构当中
离子的半径
以及它们的变化规律
供同学们
在以后的学习当中
作为参考
有关原子和离子半径的关系呢
这一节我们就介绍到这
-1.1 不一样的大学化学
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-1.2 化学体系的建立
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-1.3 应该了解的化学
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-1.4 课程学习的必要准备
--Video
-第一章 绪论--第一章 习题
-2.1 物质的聚集状态—物质的相与相变
--Video
-2.1 物质的聚集状态—气体—理想气体与实际气体
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-2.1 物质的聚集状态—气体—实际气体的状态方程
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-2.1 物质的聚集状态—液体
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-2.1 物质的聚集状态—固体—单晶多晶与非晶结构；晶体的宏观性质
--Video
-2.1 物质的聚集状态—固体—晶体的对称性
--Video
-2.1 物质的聚集状态—等离子体
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-2.1 物质的聚集状态—液晶
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-2.1 物质的聚集状态—等离子、液晶与平板显示技术
--Video
-2.2 溶液的性质—溶液的特点与分类
--Video
-2.2 溶液的性质—气体、液体和固体的溶解
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—饱和蒸气压降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—稀溶液的沸点升高
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—溶液的凝固点降低
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性— 溶液的渗透压
--Video
-2.2 溶液的性质—非电解质稀溶液的依数性—反渗透现象
--Video
-第二章 物质的聚集状态与溶液的性质--第二章习题
-3.1原子核外电子运动的描述-原子结构理论的发展
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-核外单电子运动的量子化模型
--Video
-3.1原子核外电子运动的描述-电子运动的特点
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道- 电子运动的波函数与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-量子数的取值与原子轨道
--Video
-3.2电子运动的波函数与原子轨道-自旋量子数的取值原则
--Video
-3.3核外电子排布-多电子原子核外电子运动的描述
--Video
-3.3核外电子排布-基态原子核外电子的排布
--Video
-3.4元素周期律-元素周期律与元素周期表
--Video
-3.4 元素周期律-元素性质的周期性
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-3.4元素周期律-电子结构与元素性质
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-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 小论文
-第三章 原子结构与元素周期律--第三章 习题
-4.1 离子键理论—离子键理论
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-4.1 离子键理论—离子键价键构型
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-4.1 离子键理论—离子半径与离子晶体的结构
--Video
-4.2 共价键理论—经典路易斯理论
--Video
-4.2 共价键理论—现代价键理论
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-4.2 共价键理论—共价键的性质
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道的理论要点
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（一）
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-4.3 杂化轨道理论—杂化轨道类型（二）
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-4.3 杂化轨道理论—不等性杂化轨道理论
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）I
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-4.4 价层电子对互斥理论（VSEPR）II
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道的建立
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-4.5 分子轨道理论-分子轨道能级图
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-4.5 分子轨道理论-异核双原子分子和离子
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-4.6 分子间作用力-分子的极性
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-4.6 分子间作用力-分子间作用力
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-4.7 氢键
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-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 小论文
-第四章 分子结构与化学键理论--第四章 习题
-5.1 配合物的基本特征-配合物的形成
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-5.1 配合物的基本特征-配合物的命名规则
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-5.2 配合物的化学键理论-配位学说
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-5.2 配合物的化学键理论-配合物价键理论
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-5.2 配合物的化学键理论-晶体场理论
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-5.3 配合物化学键理论的应用-配合物的几何异构现象
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（一）
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-5.3 配合物化学键理论的应用晶体场理论的应用（二）
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-第五章 配位化学概论--第五章 习题
-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-化学热力学基本概念(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-热力学第一定律
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-恒温与恒压热效应(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-反应进度
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-热化学方程式与盖斯定律(二)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(一)
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-6.1化学反应中的能量变化-标准摩尔反应热的计算(二)
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-6.2 化学平衡-可逆反应与平衡常数
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-6.2 化学平衡-化学平衡的规则
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-第六章 化学反应中的能量变化与化学平衡--第六章 习题
-7.1 自发过程与自发反应（一）
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-7.1 自发过程与自发反应（二）
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵
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-7.2 熵与热力学第二定律—熵与Entropy
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-7.2 熵与热力学第二定律—热力学第二定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—热力学第三定律
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-7.3 热力学第三定律与与孤立系统熵判据—孤立系统熵判据
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（一）
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-7.4 吉布斯自由能判据-吉布斯自由能（二）
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-7.4 吉布斯自由能的判据—标准吉布斯自由能的计算
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-7.4 吉布斯自由能的判据—反应方向的标准吉布斯自由能判据
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-7.4 吉布斯自由能的判据—非标准状态下自发反应方向性的判据
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-7.4 吉布斯自由能判据—吉布斯-亥姆霍兹方程
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—勒夏特列原理与化学反应的方向（二）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（一）
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-7.5 化学反应方向的影响因素—温度、压力对化学反应方向的影响实例（二）
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-第七章 化学反应的方向--第七章 小论文
-第七章 化学反应的方向--第七章 习题
-8.1 化学反应速率-化学反应的方向与反应速率
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-8.1 化学反应速率-化学反应速率的表示方式
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（一）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应的速率方程的建立（二）
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-一级反应速率方程
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-8.2 化学反应的速率方程-化学反应级数与速率方程-二级反应速率方程
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-温度对化学反应速率的影响
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-碰撞理论（二）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（一）
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-8.3 浓度和温度对化学反应速率的影响-过渡态理论（二）
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-8.4 催化剂对化学反应速率的影响
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-第八章 化学动力学基础--第八章 习题
-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（一）
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-9.1 酸碱平衡—酸碱定义（二）
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-9.1 酸碱平衡—水的解离平衡
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（一）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（二）
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-9.1酸碱平衡—弱酸、弱碱的解离平衡（三）
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-9.1 酸碱平衡—同离子效应
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（一）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（二）
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-9.1 酸碱平衡—缓冲溶液（三）
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-9.2 配位平衡—配合物的解离平衡
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-9.2 配位平衡—配合物解离平衡的移动
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积常数
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（一）
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-9.3 沉淀溶解平衡—溶度积规则（二）
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-第九章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡--第九章 习题
-10.1 氧化还原反应方程式配平
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-10.2 原电池与电极电势—原电池
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（一）
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-10.2 原电池与电极电势—电极电势（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（一）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电池电动势的影响（二）
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-10.3 影响电极电势的因数—能斯特方程—浓度或分压对电极电势的影响
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应的方向性
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-10.4 电极电势的应用—判断元素的氧化还原能力
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-10.4 电极电势的应用—判断氧化还原反应进行的程度
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（一）
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-10.4 电极电势的应用—元素电势图及其应用（二）
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-10.4 电极电势的应用—金属的电化学腐蚀与防护
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-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 小论文
-第十章 氧化还原反应与电化学基础--第十章 习题
-无机元素化学-s区元素
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-无机元素化学-p区元素
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-无机元素化学-过渡元素
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-生命化学概论-生命有机化合物官能团
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-生命化学概论-生命元素-碳
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-生命化学概论-生命元素-氧
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-生命化学概论-蛋白质
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-生命化学概论-核酸
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-生命化学概论-糖
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-生命化学概论-金属酶与金属蛋白
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-生命化学概论-药物
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-第十一章 元素与生命化学概论--第十一章 习题
-纳米科学与化学-自然界中的纳米现象
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-纳米科学与化学-微观结构与仿生
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-纳米科学与化学-纳米结构的观察
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-纳米科学与化学-纳米结构与特殊浸润性
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-化学与材料-材料科学领域中的化学问题
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-化学与材料-正渗透与水处理技术
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-化学与材料-相变材料（一）
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-化学与材料-相变材料（二）
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-化学与材料-范德华力与二维材料
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-第十二章 化学与现代科学--第十二章 习题
-大学化学期末考试
