正、负离子间的键强除了可以用晶格能来衡量外,还可以用静电键强度来粗略估计,从正离子分配给每一个配位负离子的电荷S称为静电键强度
中文名:
静电键强度
计算方法:
离子的电荷数除以配位数
衡量对象:
正、负离子间的键强
相关概念:
配位数,电荷数鲍林规则等

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基本介绍

正、负离子间的键强除了可以用晶格能来衡量外,还可以用静电键强度来粗略估计,从正离子分配给每一个配位负离子的电荷S称为静电键强度,表示为
例如,对于NaCl离子晶体来说,静电键强度为1/6,其晶格能为788.1 kJ/mol,均是比较低的,可见两者基本对应。
MgO晶体也是以离子键为主的化合物,其静电键强度为1/3(2/6),比NaCl离子晶体的静电键强度大,因此MgO晶体的结构稳定性和力学强度均比NaCl晶体高,如其熔点高达2 800 ℃,而NaCl晶体的熔点仅为801℃。
TiO2:静电键强度为2/3(4/6),熔点1 830℃。
UO2:静电键强度为1/2(4/8),熔点2 847℃。
Al2O3:静电键强度为1/2(3/6),熔点2 050 ℃。
一些化合物的静电键强度和熔点见表1

鲍林规则

为了分析比较复杂的离子晶体结构,鲍林于1928年从大量数据以及晶格能公式所反映的原理中归纳出五个规则

第一规则

在正离子周围形成一个负离子多面体,正、负离子间的距离取决于离子半径之和,而配位数取决于正、负离子半径之比。

第二规则(电价规则)

在一个稳定的离子化合物结构中,每一个负离子的电价等于或接近于与之邻近的正离子静电键强度之和,即

第三规则

在一个配位结构中,共用棱特别是共用面的存在会降低这个结构的稳定性,尤其是电价高、配位数低的正离子,该效应更显著。因此,共用棱越少,结构就越稳定。
例如,在TiO2的三种变体——金红石、板钛矿、锐钛矿中,每一个氧离子O2-都为三个[TiO6]8-八面体所共用,但每一个八面体与相邻八面体共用的棱数分别为2、3和4。因此,金红石型结构是很多AB2型化合物的稳定存在形式。

第四规则

在含有一种以上正离子的晶体中,电价高、配位数低的那些正离子配位多面体之间应当尽量不连接。

第五规则

在同一晶体中,本质上不同组成的构造单元数目趋向于最少。这就是说,参加晶体结构的正负离子应尽可能少,否则多种多样的多面体就很难形成一个有规律排列的、统一的晶体结构骨架。这也意味着结构中一切化学上相同的负离子应具有相似的周围环境。因此,尽管电价规则允许负离子周围有几种安排正离子的方式,但是其中可以实现的只有一种。例如,在刚玉α-Al2O3结构中,正、负离子配位数分别是6和4,所有O2-的周围都有4个Al3+,所有的Al3+周围都有6个O2-,所有的Al3+-O2-间静电键强度均为1//2价。
鲍林规则对绝大多数离子晶体都适用,但是不适用于以共价键为主的晶体

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