科學(xué)指南針-離子的特性
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,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。
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1、離子的電荷
離子電荷對于離子的性質(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,由它們所組成的離子型化合物的性質(zhì)也會有較大的差異。
例如,鐵元素能形成Fe2+、Fe3+兩種離子,這兩種離子及其化合物在性質(zhì)上就大不相同。Fe3+比Fe2+的正電荷多,在一定條件下,F(xiàn)e3+能奪取1個電子變成Fe2+,而相反,F(xiàn)e2+則有失去1個電子變?yōu)镕e3+的傾向。Fe3+在溶液中能跟SCN-離子作用生成血紅色的Fe(SCN)2+離子,而Fe2+則不發(fā)生這種反應(yīng);Fe3+在水溶液里呈黃色,F(xiàn)e2+在水溶液里卻呈淺綠色等。
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2、離子的電子構(gòu)型
離子的電子層結(jié)構(gòu)類型不同,對離子化合物的性質(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(碘化鈉)易溶于水,而CuI(碘化亞銅)不易溶于水。這主要是由于Na的電子構(gòu)型(2s2p)和Cu的電子構(gòu)型(3s3p3d)很不相同。
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3、離子的半徑
原子或離子的絕對大小是無法確定的,因?yàn)樵雍送怆娮硬⒎窃诠潭ǖ能壍郎线\(yùn)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(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)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(shù)、離子的價(jià)數(shù)等等而改變。離子半徑求算時,必須假設(shè)某個離子的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),推算出其他各離子的半徑。
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