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      離子的特征

      2016/12/8 13:54:57

      離子是組成離子型化合物的基本粒子。離子型化合物在任何狀態(tài)下(晶體、熔融狀態(tài)、蒸氣狀態(tài)或溶液中)都是以離子的形式存在的。因此,離子的性質(zhì)在很大程度上決定著離子化合物的性質(zhì)。就是說(shuō),離子的性質(zhì),即離子的三種重要特征:離子的電荷、離子的半徑、離子的電子層結(jié)構(gòu)的類型(簡(jiǎn)稱離子的電子構(gòu)型)是決定離子型化合物的共性和特性的根本原因。

      (1)離子的電荷

      離子電荷對(duì)于離子的性質(zhì)以及所組成的離子型化合物的性質(zhì),都有很大影響。即使是同一種元素,當(dāng)形成不同電荷的離子時(shí),由它們所組成的離子型化合物的性質(zhì)也會(huì)有較大的差異。例如,鐵元素能形成Fe、Fe兩種離子,這兩種離子及其化合物在性質(zhì)上就大不相同。Fe比Fe的正電荷多,在一定條件下,F(xiàn)e能奪取1個(gè)電子變成Fe,而相反,F(xiàn)e則有失去1個(gè)電子變?yōu)镕e的傾向。Fe在溶液中能跟SCN離子作用生成血紅色的Fe(SCN)離子,而Fe則不發(fā)生這種反應(yīng);Fe在水溶液里呈黃色,F(xiàn)e在水溶液里卻呈淺綠色等。

      (2)離子的電子構(gòu)型

      離子的電子層結(jié)構(gòu)類型不同,對(duì)離子化合物的性質(zhì)亦有一定的影響,例如,Na和Cu離子的電荷數(shù)相同,都是+1價(jià)的離子,它們的離子半徑也很相近,Na的半徑是0.095 nm,Cu的半徑是0.096 nm,但它們相應(yīng)的化合物的性質(zhì)卻有較大的差別:如NaI易溶于水,而CuI不易溶于水。這主要是由于Na的電子構(gòu)型(2sp)和Cu的電子構(gòu)型(3spd)很不相同。

      (3)離子的半徑

      原子或離子的絕對(duì)大小是無(wú)法確定的,因?yàn)樵雍送怆娮硬⒎窃诠潭ǖ能壍郎线\(yùn)動(dòng)。而通常說(shuō)的離子半徑是指離子的有效半徑,它是通過(guò)各種結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)測(cè)定兩個(gè)異號(hào)離子A和B所組成的離子型化合物的核間距d求算出來(lái)的。而d等于A的半徑r1與B的半徑r2之和,即

      d=r1+r2

      由此可見,離子半徑只能近似地反映離子的大小,離子半徑隨配位數(shù)、離子的價(jià)數(shù)等等而改變。

      離子半徑求算時(shí),必須假設(shè)某個(gè)離子的r1為已知,然后依據(jù)r2=d-r1公式求出r2。1926年,戈?duì)柕率┟滋赜删w結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)確定了氟離子和氧離子的半徑分別是0.133 nm和0.132 nm,然后以此為基準(zhǔn),一一推算出其他各離子的半徑。

      定義一:描述離子大小的參數(shù)。取決于離子所帶電荷、電子分布和晶體結(jié)構(gòu)型式

      離子半徑
      離子半徑電荷、電子分布和晶體結(jié)構(gòu)型式。設(shè)r陽(yáng)為陽(yáng)離子半徑,r陰為陰離子半徑。r陽(yáng)+r陰=鍵長(zhǎng)。r陽(yáng)/r陰與晶體類型有關(guān)?蓮逆I長(zhǎng)計(jì)算離子半徑。一般采用Goldschmidt半徑和Pauling半徑,皆是NaCl型結(jié)構(gòu)配位數(shù)為6的數(shù)據(jù)。Shannon考慮了配位數(shù)和電子自旋狀態(tài)的影響,得到兩套最新數(shù)據(jù),其中一套數(shù)據(jù),參考電子云密度圖,陽(yáng)離子半徑比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)大14pm,陰離子小14pm,更接近晶體實(shí)際。 定義二:反映離子大小的一個(gè)物理量。離子可近似視為球體,離子半徑的導(dǎo)出以正、負(fù)離子半徑之和等于離子鍵鍵長(zhǎng)這一原理為基礎(chǔ),從大量X射線晶體結(jié)構(gòu)分析實(shí)測(cè)鍵長(zhǎng)值中推引出離子半徑。離子半徑的大小主要取決于離子所帶電荷和離子本身的電子分布,但還要受離子化合物結(jié)構(gòu)型式(如配位數(shù)等)的影響,離子半徑一般以配位數(shù)為6的氯化鈉型晶體為基準(zhǔn),配位數(shù)為8時(shí),半徑值約增加3% ;配位數(shù)為4時(shí),半徑值下降約5%。負(fù)離子半徑一般較大,約為1.3~2.5埃;正離子半徑較小,約為0.1~1.7埃。根據(jù)正、負(fù)離子半徑值可導(dǎo)出正、負(fù)離子的半徑和及半徑比,這是闡明離子化合物性能和結(jié)構(gòu)型式的兩項(xiàng)重要因素

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