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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下(晶體、熔融狀態、蒸氣狀態或溶液中)都是以離子的形式存在的。因此,離子的性質在很大程度上決定著離子化合物的性質。就是說,離子的性質,即離子的三種重要特征:離子的電荷、離子的半徑、離子的電子層結構的類型(簡稱離子的電子構型)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

    離子電荷對于離子的性質以及所組成的離子型化合物的性質,都有很大影響。即使是同一種元素,當形成不同電荷的離子時,由它們所組成的離子型化合物的性質也會有較大的差異。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上就大不相同。Fe比Fe的正電荷多,在一定條件下,Fe能奪取1個電子變成Fe,而相反,Fe則有失去1個電子變為Fe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則不發生這種反應;Fe在水溶液里呈黃色,Fe在水溶液里卻呈淺綠色等。

    (2)離子的電子構型

    離子的電子層結構類型不同,對離子化合物的性質亦有一定的影響,例如,Na和Cu離子的電荷數相同,都是+1價的離子,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,但它們相應的化合物的性質卻有較大的差別:如NaI易溶于水,而CuI不易溶于水。這主要是由于Na的電子構型(2sp)和Cu的電子構型(3spd)很不相同。

    (3)離子的半徑

    原子或離子的絕對大小是無法確定的,因為原子核外電子并非在固定的軌道上運動。而通常說的離子半徑是指離子的有效半徑,它是通過各種結構分析實驗測定兩個異號離子A和B所組成的離子型化合物的核間距d求算出來的。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、離子的價數等等而改變。

    離子半徑求算時,必須假設某個離子的r1為已知,然后依據r2=d-r1公式求出r2。1926年,戈爾德施米特由晶體結構數據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,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。取決于離子所帶電荷、電子分布和晶體結構型式

    離子半徑
    離子半徑電荷、電子分布和晶體結構型式。設r陽為陽離子半徑,r陰為陰離子半徑。r陽+r陰=鍵長。r陽/r陰與晶體類型有關。可從鍵長計算離子半徑。一般采用Goldschmidt半徑和Pauling半徑,皆是NaCl型結構配位數為6的數據。Shannon考慮了配位數和電子自旋狀態的影響,得到兩套最新數據,其中一套數據,參考電子云密度圖,陽離子半徑比傳統數據大14pm,陰離子小14pm,更接近晶體實際。 定義二:反映離子大小的一個物理量。離子可近似視為球體,離子半徑的導出以正、負離子半徑之和等于離子鍵鍵長這一原理為基礎,從大量X射線晶體結構分析實測鍵長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構型式(如配位數等)的影響,離子半徑一般以配位數為6的氯化鈉型晶體為基準,配位數為8時,半徑值約增加3% ;配位數為4時,半徑值下降約5%。負離子半徑一般較大,約為1.3~2.5埃;正離子半徑較小,約為0.1~1.7埃。根據正、負離子半徑值可導出正、負離子的半徑和及半徑比,這是闡明離子化合物性能和結構型式的兩項重要因素

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