Поляризующее действие ионов тем больше, чем меньше радиус и чем устойчивее электронная оболочка иона.
Отклонения от чисто ионной связи можно рассматривать как результат электростатического воздействия ионов друг на друга, считая их деформируемыми системами, при этом не учитывающих изменение кинетической энергии электронов и их волновые свойства.
Ионные молекулы существуют только в парах над нагретыми солями. Энергия разрыва ионной связи не определяется энергией притяжения ионов.
Ионная связь
Еионизации Cs = 3,86 эВ > Есродства к электрону Cl = 3,83 эВ
Таким образом, даже такая «предельно ионная» молекула CsCl фактически не является ионной на 100%. Силы притяжения имеют кулоновскую природу, а в силах отталкивания необходимо учитывать квантовую составляющую сил отталкивания, которая зависит от корреляции спинов. Е отт. = B/ rn (М. Борн) , где r- межионное расстояние
В- некоторая константа, п –показатель степени(≈ 9).
Потенциальная энергия для однозарядных ионов:
Е = Епр. + Еотт. = − e2/ r + B/rn ( e – заряд электрона).
Нужно отметить, что в парах ионных соединений содержатся не только молекулы, а также простые и сложные ионы. Например, в парах NaCl имеются следующие частицы: NaCl, (NaCl)2, (NaCl)3, (Na2Cl)+, (NaCl2)- .
В первом приближении индуцированный дипольный момент можно считать пропорцианальным напря жённости электрического поля Е: µинд.= αЕ, где α- поляризуемость частицы(измеряется в Кл ∙м2/В).
Таблица 4 Поляризуемость α ( Кл∙м2/В) и кубы радиусов r3(м3) некоторых ионов.
Ион | α∙ 1040 | r3∙1030 | Ион | α∙ 1040 | r3∙1030 | Ион | α∙1040 | r3∙1030 | Ион | α∙1040 | r3∙1030 |
Li+ | 0,026 | 0,32 | Be2+ | 0,007 | 0,043 | F- | 0,86 | 2,35 | O2- | 2,47 | 2,3 |
Na+ | 0,168 | 0,92 | Mg2+ | 0,093 | 0,29 | Cl- | 3,21 | 5,92 | S2- | 8,05 | 5,3 |
K+ | 0,799 | 2,35 | Ca2+ | 0,497 | 0,97 | Br- | 4,49 | 7,50 | Se2- | 10,3 | 7,0 |
Rb+ | 1,340 | 3,18 | Sr2+ | 0,92 | 1,40 | I- | 6,81 | 10,60 | Te2- | 14,5 | 9,4 |
Cs+ | 2,310 | 4,67 | Ba2+ | 1,67 | 2,40 |
В электрическом поле ион или молекула деформируются, т.е. в них происходит относительное смещение ядер и электронов. Такая деформируемость ионов и молекул называется поляризуемостью. Поскольку наименее прочно в атоме связаны электроны внешнего слоя, то они испытывают смещение в первую очередь.
В первом приближении поляризация иона обусловлена только деформацией внешней электронной оболочки. При одинаковых зарядах и близких радиусах поляризация минимальна у ионов с конфигурацией благородного газа и максимальна – у ионов с 18 внешними электронами. Промежуточное значение поляризации – у ионов переходных металлов с незавершённой d-оболочкой. Значительная поляризуемость ионов d-элементов объясняется большим числом внешних электронов у них. Поляризуемость ионов элементов в каждой подгруппе растёт с увеличением порядкового номера. Для элемента с разными зарядами поляризуемость тем меньше, чем больше его заряд. В ряду изоэлектронных ионов с конфигурацией атомов благородных газов поляризуемость растёт с уменьшением положительного заряда: Mg2+ < Na+ < Neo < F- < O2-