有机无机化学化工热力学教学课件离子极化对物质性质的影响

1、第七章 固体结构与性质 7.6 离子极化对物质性质影响 有些物质，离子电荷相同，离子半径极为相近，性质上差别却很大。如离子电荷离子电荷r+/pm溶解性溶解性NaCl Na+195易溶于水易溶于水CuCl Cu+196难溶于水难溶于水说明影响离子晶体的性质除了离子电荷、离子半径外，还有离子的电子构型简单阴离子的电子构型：ns2np6 8电子构型阳离子外电子层阳离子外电子层电子分布式电子分布式离子电离子电子构型子构型实实例例1s22(稀有稀有气体型气体型)Li+、Be2+ns2 np68(稀有稀有气体型气体型)Na+、Mg2+Al3+、Sc3+ 、Ti4+ns2 np6 nd1-9917Cr3+、

2、Mn2+Fe2+、Fe3+ 、Cu2+ns2 np6 nd1018Ag+、Zn2+ 、Cd2+ Hg2+(n-1)s2(n-1)p6 (n-1)d10 ns2 18+2Sn2+、Pb2+ 、 Sb3+、Bi3+7.6.1 离子的电子构型离子极化 +_+_对于孤立的简单离子来说，离子电荷分布基本上是球形对称的，离子本身的正、负电荷中心重合, 不存在偶极电场中，离子的原子核和电子受电场的作用，离子会发生变形, 产生诱导偶极，这种过程称为离子极化7.6.2 离子极化的概念离子极化离子晶体中,都是带电的粒子,本身就会在其周围产生电场,而使周围邻近的离子极化,所以离子极化现象普遍存在于离子晶体中。离子晶

3、体中的离子极化是相互极化，即阳离子的电场使阴离子极化，同时阴离子的电场也使阳离子极化。离子极化的强度取决于：离子的极化力、离子的变形性离子极化力离子的极化力是离子本身的电场使周围邻近离子极化变形能力离子的电荷越多，半径越小，产生的电场越强，极化力越强离子电荷相同，半径相近时，离子的电子构型对极化力的影响： 离子电子构型离子电子构型18+2、18、29178极化力极化力实例实例Ag+、Cu+ 、Hg2+Sn2+、Pb2+、Bi3+Li+ 、Be2+Cr3+、 Fe2+ Mn2+、Cu2+Na+、Sc3+Mg2+Al3+ 离子极化率离子在单位电场中被极化 所产生的诱导偶极矩离子离子 /(10-40

4、Cm2V-1) 离子离子 /(10-40Cm2V-1)Li+0.034OH1.95Na+0.199F1.16Ca2+0.52Cl4.07B3+0.0033Br5.31Ag+1.91O2-4.32Hg2+1.39S2-11.3E一定时,越大,越大,即离子变形性越大(诱导偶极矩)=E(电场强度)变形性 体积大的阴离子 半径小、多电荷 18、18+2构型 稀有气体构型 电荷少的阳离子阳离子离子极化规律一般来说，阳离子由于带正电荷，外电子层电子少，所以极化力较强，变形性不大。阴离子半径一般较大，外电子层电子多，所以容易变形，极化力较弱。因此，当阳阴离子相互作用时，多数的情况下，仅考虑阳离子对阴离子的极

5、化作用一般规律A.阴离子半径相同时, 阳离子电荷越多, 阴离子越容易被极化, 产生的诱导偶极越大B.阳离子电荷相同时,阳离子半径越大,阴离子被极化的程度越小,产生的诱导偶极越小C.阳离子电荷相同,半径大小相近时, 阴离子越大, 越容易被极化, 产生的诱导偶极越大B+- +- +- +C- +- +- +离子的附加极化作用当阳离子易变形时，除要考虑阳离子对阴离子的极化作用外，还需考虑阴离子对阳 离子的附加极化作用 阳离子的诱导偶极加强对阴离子的极化作用，使阴离子的诱导偶极增大阴离子被极化产生的诱导偶极使阳离子变形，产生诱导偶极阳离子产生的诱导偶极加强了对阴离子的极化作用，使阴离子的诱导偶极增大，

6、这种效应叫做附加极化作用离子极化对键型的影响离子相互极化作用加强键的极性减小极化力强、变形性大的阳离子变形性大的阴离子相互接触时阳、阴离子相互极化作用显著，致使阳、阴离子外层轨道发生重叠，使离子键过渡到共价键7.6.3 离子极化对物质结构和性质的影响离子极化对键型的影响卤化银卤化银AgFAgCl AgBrAgI卤素离子半径卤素离子半径/pm136181195216阳阳、阴离子半径和阴离子半径和/pm262307321342实测键长实测键长/pm246277288299键型键型离子键离子键过渡键型过渡键型共价键共价键X-半径增大，变形性增大与Ag+相互极化作用增强，键的极性减弱Ag+为18电子构

7、型，极化力强、变形性大离子极化对晶体构型的影响A. 晶体中的离子在其平衡位置附近不断振动晶体中的离子在其平衡位置附近不断振动B. 当离子偏向异电荷离子时，产生诱导偶极当离子偏向异电荷离子时，产生诱导偶极,若阳若阳离子极化力不强、阴离子变形性不大时离子极化力不强、阴离子变形性不大时, 在热运在热运动作用下，又返回原位置动作用下，又返回原位置A B CC. 若阳离子极化力强、阴离子变形性大时若阳离子极化力强、阴离子变形性大时,诱导偶诱导偶极产生的附加引力极产生的附加引力,破坏了原有振动破坏了原有振动,缩短了离子缩短了离子间距离间距离,使晶体向配位数减小的晶体构型转变使晶体向配位数减小的晶体构型转变离子极化对晶体构型的影响卤化银卤化银AgClAgBrAgIr+/r-值值0.6960.6460.583理论晶体构型理论晶体构型NaCl型型NaCl型型NaCl型型实际晶体构型实际晶体构型NaCl型型NaCl型型ZnS型型配位数配位数47.6.3