離子極化

離子極化

ionic polarization

在離子化合物中，正、負離子的電子云分佈在對方離子的電場作用下，發生變形的現象。離子極化使正、負離子之間在原靜電相互作用的基礎上又附加以新的作用，它是由離子在極化時產生的誘導偶極矩μ引起的。與電場強度E的比值稱為極化率，它可作為離子可極化性大小的量度。正、負離子雖可互相極化，但一般說，由於正離子半徑小，電子云不易變形，可極化性小，主要作為極化者；負離子恰好相反，是被極化者。離子極化的結果使離子鍵成分減少，而共價鍵成分增加，從而產生一定的結構效應，影響化合物的物理、化學性質。離子極化可使鍵力加強、鍵長縮短、鍵的極性降低以至結構型式變異，從離子晶體的高對稱結構向層型結構過渡。

離子的極化（Ionic polarization）法揚斯（Fajans）首先提出

離子的極化

a．離子在外電場或另外離子的影響下，原子核與電子云會發生相對位移而變形的現象，稱為離子的極化。

b．極化作用(polarization power)　離子使異號離子極化的作用，稱為極化作用。

c．極化率（或變形性）(polarizability)　被異號離子極化而發生電子云變形的能力，稱為極化率或變形性。

(2) 無論是正離子或負離子都有極化作用和變形性兩個方面，但是正離子半徑一般比負離子小，所以正離子的極化作用大，而負離子的變形性大。負離子對正離子的極化作用（負離子變形后對正離子電子云發生變形），稱為附加極化作用。

(3) 離子的極化作用可使典型的離子鍵向典型的共價鍵過渡。這是因為正、負離子之間的極化作用，加強了“離子對”的作用力，而削弱了離子對與離子對之間的作用力的結果。

Fig. 8.8 Polarization effect between cation and anion

離子極化作用的規律

a．正離子電荷越高，半徑越小，離子勢越大，則極化作用越強。

b．在相同離子電荷和半徑相近的情況下，不同電子構型的正離子極化作用不同：。

例如： ，但Hg的極化作用大於Ca

解釋：(i) 由於d態電子云空間分佈的特徵，使其屏蔽作用小

(ii) 由於d態電子云本身易變形，因此d電子的極化和附加極化作用都要比相同電荷、相同半徑的8電子構型的離子的極化和附加極化作用大。

c．負離子的電荷越高，半徑越大，變形性越大。

例如：

d．對於複雜的陰離子：中心離子的氧化數越高，變形性越小。

例如：變形性從大到小排列：

離子極化對金屬化合物性質的影響

a．金屬化合物熔點的變化

b．金屬化合物溶解性的變化 ，這是由於從F到 I離子受到的極化作用而變形性增大的緣故。

c．金屬鹽的熱穩定性 的熱穩定性小於。從熱穩定性增大，金屬離子對O離子的反極化作用（相對於把C與O看作存在極化作用）越強，金屬碳酸鹽越不穩定。

d．金屬化合物的顏色的變化　極化作用越強，金屬化合物的顏色越深。

（白），（淺黃），（黃）

（白），（白），（紅）

e．金屬化合物晶型的轉變 ，理應是型，即六配位，實際上，晶體是四配位的型。這說明。這是由於離子極化，電子云進一步重疊而使比值變小的緣故。

f．離子極化增強化合物導電性和金屬性　在有的情況下，陰離子被陽離子極化后，使電子脫離陰離子而成為自由電子，這樣就使離子晶體向金屬晶體過渡，化合物的電導率、金屬性都相應增強，如都有一定的金屬性。

元素的離子分類與極化關係

1.惰性氣體型離子

惰性氣體型離子指最外層具8或2個電子，構型與惰性氣體原子一樣的離子。在元素周期表中，位於第IA,IIA,VIIA各主族和第二、三周期元素（除H和惰性氣體原子外）多屬該類型離子。這類元素電離勢較低，離子半徑較大，易與氧結合成氧化物或含氧鹽礦物，所以也常稱作親氧元素。形成的礦物多為造岩礦物，所以也稱作親石元素。

2.銅型離子

t銅型離子指最外層電子有18或18+2個，構型與一價銅離子最外電子層相同的離子。在元素周期表中，位於第四、五、六周期之IB、IIB、IIIA、VIA各族元素均屬銅型離子。這類元素電離勢較高，離子半徑較小，極化能力強，易與硫結合成硫化物或其類似化合物礦物，亦稱作親硫元素或造礦元素。

3.過渡型離子

過渡型離子指最外電子層為9~17個電子的不穩定離子。周期表中第四、五、六周期IIIB~VIIB及VIII族，序號小於104的元素屬過渡型元素。這類離子中，族左側者常表現出與惰性氣體型離子類似的性質，為親氧性過渡型離子，其右側者表現出與銅型離子類似的性質，為親銅性過渡型離子。