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极化作用和变形性

作者:桂耀荣 来源:本站原创 发布时间:2015年02月14日
 

极化作用和变形性

桂耀荣

 

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。离子极化理论认为,当正离子和负离子相互结合形成离子晶体时,如果相互间无极化作用,则形成的化学键应是纯粹的离子键。

  

 

  事实上正、负离子之间将发生程度不同的相互极化作用,这种相互极化作用将导致电子云发生变形,即负离子的电子云向正离子方向移动,同时正离子的电子云向负离子方向移动,也就是说正、负离子的电子云发生了重叠。相互极化作用越强,电子云重叠的程度也越大,则键的极性也越减弱。从而使化学键从离子键过渡到共价键。

  一种离子使导电离子极化而变形的作用称为该离子的极化作用。被异号离子极化而发生离子电子云变形的性能称为该离子的变形性。一般来说有阳离子极化作用占主要及阴离子变形占主要。

一、极化作用和变形性的规律以及相互极化和反极化作用

  1.阴离子的变形性

  (1)电子层结构相同的阴离子负电荷越大,变形性越大。

  (2)电子层结构相同的阴离子的半径越大,变形性越大。

  (3)复杂阴离子变形性通常不大,而且中心原子氧化数越高,变形性越小。

  2.阳离子极化作用

  (1)离子正电荷越大,半径越小,极化作用越强。

  (2)就离子的外壳电子结构而论,离子极化作用依次为:

   8电子<9—17电子<18电子和182电子

  这是因为有18电子电子层结构的离子,其最外层中的d电子对原子核有较小的屏蔽作用之故。

  (3)对于外壳电子层结构相同的离子,电子层数越多,半径愈大,变形性越大。

  3.相互极化(附加极化)

  虽然正离子和负离子都有极化作用和变形性两方面的性能,但负离子在正离子的极化作用下更易变形。所以正离子主要表现为对负离子的极化作用,负离子主要表现为电子云的变形。因此在讨论正、负离子间的相互极化时,往往着重的是正离子的极化作用及负离子的变形性。但是当正离子的电子层构型为非稀有气体构型时,正离子也容易变形,此时要考虑正离子和负离子之间的相互极化作用。正、负离子相互极化的结果,导致彼此的变形性增大,产生诱导偶极矩加大,从而进一步加强了它们的极化能力,这种加强的极化作用称为附加极化作用。离子的外层电子构型对附加极化作用的大小有很重要的影响,一般是最外层含有d电子的正离子容易变形而产生附加极化作用,而且所含d电子数越多,这种附加极化作用越大。

  4.反极化作用

  H+的反极化作用指氢离子对极性键的削弱作用。反极化作用一般常见于含氧酸及含氧酸盐中。

二、离子极化对化合物的性质的影响

  1.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。

  2.使化合物的稳定性下降(分解温度降低)

  随着离子极化作用的加强,负离子的电子云变形,强烈地向正离子靠近,有可能使正离子的价电子失而复得,又恢复成原子或单质,导致该化合物分解。

  3.使化合物的颜色加深

  离子极化作用使外层电子变形,价电子活动范围加大,与核结合松弛,有可能吸收部分可见光而使化合物的颜色变深。

  4.使化合物的溶解度降低

  离子晶体通常是可溶于水的。水的介电常数很大(约等于80),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,这样使正、负离子很容易受热运动的作用而互相分离。由于离子极化,离子的电子云相互重叠,正、负离子靠近,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。

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