极化作用和变形性.doc

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18＋2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18＋2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。作用较强的晶体难溶于水。