(2)無飽和性 同水浴氮吹儀一個離子可以 和不同數目的異性電荷離子結合,只要 離子周圍的空間允許,每一離子盡可能 多地吸引異號電荷離子,因此,離子鍵 無飽和性。但不應誤解為一種離子周圖413 離子鍵形成過程的能量曲線 第二節 化學鍵和分子結構159 圍所配位的異性電荷離子的數目是任意的。恰恰相反,晶體中每種離子都有一 定的配位數,它主要取決于相互作用的離子的相對大小,并使得異性離子間的吸 引力應大于同性離子間的排斥力。 3.影響離子鍵強弱的主要因素 離子鍵本質上是一種靜電作用。因此,正、負離子間的靜電作用越強,它們 生成的離子鍵也愈強。而正、負離子的靜電作用大小,則是與離子所帶電荷(絕 對值)大小及離子半徑大小密切相關的。通常用離子電荷Z與其半徑r之比 (稱為離子勢)表示離子靜電作用之強弱。此外,離子的電子構型亦將影響到離 子靜電作用的大小。特別是當離子的
離子勢大小差不多時,離子的電子構型將 是決定形成的離子鍵強弱的主要因素。 (1)離子半徑、離子電荷與離子勢Z/r 離子半徑r是指離子在晶體中的接觸半 徑。把晶體中的正、負離子看作是相互接觸 的兩個球,兩個原子核之間的平均距離—— —— 核間距d,為正、負離子半徑之和,亦即d= r+r(圖414)。核間距d的數值可由實 + 驗測得。并可由此求出各種常見離子的半圖414 離子半徑的測算示意圖 徑。 元素的離子半徑周期性變化規律與原子半徑的變化規律大致相同。同一主 族各元素的電荷數相同的離子,離子半徑隨電子層數的增加而增大。例如: rF<rCl<rBr<rI;rMg2+ <rCa2+ <rSr2+ <rBa2+ 同一周期各元素的離子,當電子構型相同時,隨離子電荷數的增加,陽離子 半徑減小,陰離子半徑增大。例如: r>r>r;r<r<r Na+Mg2+Al3+FO2N3 而陰離子半徑總比同周期元素的陽離子半徑大。同一元素的高價陽離子總比低 價陽離子小。
離子電荷Z是指離子所帶的電荷。按照物理原理,離子電荷(絕對值)越 大,其靜電作用越強。而當所帶電荷相同時,離子半徑越小,其靜電作用越強。 對于同種構型的離子晶體,離子電荷越大,半徑越小,正、負離子間引力越大,晶 格能越大,化合物的熔點、沸點一般越高。通常用離子勢Z/r來表示Z及r對離 子靜電作用的綜合影響。離子勢越大,則對異號離子的靜電作用愈強,生成的離 子鍵愈牢固。 (2)離子的電子構型,特別是其價層電子構型 通常,原子得到電子形成負 離子時電子將填充在最外層軌道上,形成稀有氣體的電子層結構;而原子失去電 160第四章 結構化學 子形成正離子時,先失去最外層的電子。 622+ 例如,Fe原子的價層電子構型為3d4s,在電離成Fe離子時,首先失去4s 2+ 上的2個電子,而不是失去3d上的2個電子。然后Fe離子再失去1個3d電 3+ 子而成為Fe。 26 負離子的電子層構型,與稀有氣體的電子層構型相同。例如,Cl,3s3p; 226 O,2s2p。 正離子的電子層構型,既有與稀有氣體相同的電子層構型,也還有其它多種