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离子极化对化合物性质的影响

发布时间:2021-05-31 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:11086

1. 离子极化对化合物物理性质的影响

离子极化使化合物的键型由离子键向共价键过渡,必然使化合物的溶解度减小,熔、沸点降低。

1) 使化合物溶解度减小

溶解度AgF>AgCI>AgBr>AgI,其中AgF为易溶盐,其余为难溶盐。原因在于从F-到I-的半径依次增大,阴离子的变形性依次增大,与Ag+间的极化作用增大。

值得注意的是,影响化合物溶解度的因素较多,除化合物的键型外,离子的水合热影响也非常显著。例如,FeCl2是离子化合物而FeCl3有明显的共价性,但FeCl2的溶解度比FeCl3略小些,主要原因是Fe3+水合放热比Fe2+多。

2) 使化合物熔、沸点降低

离子极化作用越强,化合物中共价成分越多,则熔、沸点越低。例如,下列化合物沸点依次降低。

如果不考虑离子极化作用,可以预测Al2O3的熔点应比MgO高,因为二者都是离子化合物,而Al3+与O2-间的引力大于Mg2+与O2-间的引力,即Al2O3的离子键比MgO的离子键强。实测结果是,Al2O3的熔点(2054℃)远比MgO的熔点(2806℃)低,这是离子极化造成的,Al3+半径极小而电荷高,使难以变形的O2-有一定的变形,Al2O3中共价键成分明显比MgO多。

如果只考虑离子的极化作用,ZnI2、CdI2、HgI2的溶解度应依次增大,熔点应依次升高,但实验结果恰恰相反,原因在于忽略了相互极化作用。Zn2+、Cd2+、Hg2+半径依次增大,变形性依次增大,与厂间的相互极化作用依次增强,故Znl2、Cdl2、Hgl2中键的极性依次减小,熔点依次降低、溶解度依次减小。Znl2为典型的离子化合物而HgI2为典型的共价化合物。

3)使化合物颜色加深

离子极化作用越强,化合物中的正、负离子间电子云重叠越大,电荷迁移越容易,化合物颜色越深(有关化合物的颜色和电荷迁移内容将在配位化合物一章进行详细讨论)。例如

2. 离子极化对化合物稳定性的影响

1)影响二元化合物的稳定性

对于二元化合物,离子极化的极端形式是电子从阴离子向阳离子转移,发生氧化还原反应,即化合物分解。

阳离子极化能力越强,化合物的热稳定性越低。例如,下列各对化合物的热稳定性。

PbCl4<PbCl2              Ag2O<Cu2O

2)影响含氧酸盐的稳定性

对于含氧酸盐而言,阳离子与含氧酸根的中心原子同时极化氧原子,阳离子极化能力越强,越容易从含氧酸根中夺取氧生成氧化物而含氧酸根则发生分解反应,这种过程可由图6-42表示。

图6-42 含氧酸盐热分解过程

离子极化能力H+>Li+>Na+>K+,化合物热稳定性HNO3<LiNO3<NaNO3<KNO3,H2CO3<Li2CO3<Na2CO3<K2CO3硝酸盐热分解往往伴随着氧化还原反应发生。

H+的极化能力极强,H2CO3常温下即迅速分解,HNO3在常温下见光也缓慢分解。

相对于含氧酸根的中心原子对配体氧的极化作用,阳离子对含氧酸根的极化作用也称反极化作用。

若阳离子和含氧酸根的中心原子相同,则含氧酸盐的热稳定性取决于含氧酸根的中心原子的氧化数。中心原子的氧化数越高,其对氧的极化能力越强,即含氧酸根抵抗阳离子极化的能力强,含氧酸盐的热稳定性越高。

AgNO3分解温度444℃,AgNO2分解温度140℃。AgNO3比AgNO2稳定的原因在于N(V)的极化能力比N(Ⅲ)的极化能力强,即N(V)抵抗阳离子Ag+极化的能力比N(Ⅲ)强。同理,HNO3比HNO2稳定,H2SO4比H2SO4稳定,Na2SO4比Na2SO3稳定。

3. 离子极化对化合物水解性的影响

极化作用较强的阳离子与易挥发性酸的酸根结合形成的水合盐,受热脱水时容易发生水解而得不到无水盐。例如

极化作用较强的阳离子的盐溶于水或在潮湿的空气中发生水解。例如

极化作用较强的阳离子的盐与Na2CO3或Na2S等碱性的盐溶液作用生成氢氧化物而不生成碳酸盐或硫化物等。例如

 

 

文章来源:《无机化学核心教程(第二版)》

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