Как объяснить свойства веществ, исходя из представлений о природе ионной связи

 

 

 

 

Задача 268. 
Исходя из представлений о природе ионной связи, объяснить, почему при обычных условиях ионные соединения существуют в виде ионных кристаллов, а не в виде отдельных молекул.
Решение
Ионная связь не обладает направленностью и насыщаемостью. В связи с этим у ионных соединений проявляется склонность к ассоциации (объединению частиц). Все ионные соединения в твёрдом состоянии образуют ионные кристаллические решётки, в которых каждый ион окружён несколькими ионами противоположного знака. При этом все связи данного иона с соседними ионами равноценны, как что весь кристалл можно рассматривать как единую молекулу. Между ионами в кристалле действуют силы электростатического взаимодействия во всех направлениях, поэтому кристалл и представляет собой единую систему. Следовательно, ионные соединения существуют, не в виде отдельных молекул, а в виде ассоциатов-кристаллов.


Задача 269. 
Температура плавления СаСI2 — 780 °С, СdСI2 — 560 °С; радиус иона Са2+  равен 0,114 им, иона Cd2+ - 0,099 нм. Объяснить различие температур плавления.
Решение:
Радиусы ионов Са2+ и Cd2+ примерно одинаковы. Объяснить различие температур плавления хлорида кальция (780 °С) и хлорида кадмия (560 °С) можно различием в их поляризующем действии, которое объясняется особенностями их электронного строения. Ион Cd2+  имеет 18-электронную внешнюю оболочку и более сильно поляризует ионы  Cl-, чем ион  Ca2+, обладающий благородногазовой электронной структурой. Поэтому в хлориде кадмия в результате поляризации с аниона Cl-  на катион Cd2+  переносится более значительная часть электронного заряда, чем в хлориде кальция. Эффективные заряды ионов в кристалле СdСI2 оказываются меньшими, чем в кристалле СаСI2, а электрическое взаимодействие между ними – более слабым. Этим и объясняется более низкая температура плавления СdСI2 в сравнении с СаСI2, кристаллическая решётка которого близка к чисто ионному типу.


Задача 270. 
При переходе от CsF к CsI температура плавления кристаллов уменьшается. Объяснить наблюдаемый ход изменения температур плавления.
Решение:
Поляризуемость иона  I- больше, чем иона  F-, так как радиус иона йода больше радиуса иона фтора. Поэтому в йодиде цезия в результате поляризации с аниона на катион переносится более значительная часть электронного заряда, чем в фториде цезия. Эффективные заряды ионов в кристалле CsI, оказывается меньшим, чем в CsF. А электростатическое взаимодействие между ними – более слабым. Этим и объясняется более низкая температура плавления  в сравнении с CsF, кристаллическая решётка которого близка к чисто ионному типу.


Задача 271. 
Объяснить неустойчивость гидроксидов меди (I) и серебра (I).    
Решение:
Катионы Cu+ и Ag+ имеют 18-электронные внешние оболочки и более сильно поляризуют анион  ОН-. Поэтому в гидроксидах меди (I) и серебра (I) в результате поляризации с аниона на катион переносится значительная часть электронного заряда. Эффективные заряды ионов в кристаллах CuOH и AgOH оказываются небольшими, а электростатическое взаимодействие между ними очень слабое. Этим и объясняется низкая температура плавления и неустойчивость гидроксида меди (I) и серебра (I), кристаллические решетки, которых близки к ковалентному типу.


Задача 272. 
Объяснить с позиций представлений о поляризации ионов меньшую устойчивость АuСI3 в сравнении с АuСI и РЬСI4 в сравнении с РЬСI2.
Решение:
Заряд катиона Au3+  больше, чем у катиона  Au+, соответственно, заряд катиона Pb4+ больше, чем у катиона  Pb2+. С увеличением заряда катиона уменьшается его радиус. Поскольку с увеличением заряда ядра уменьшается радиус катиона, то поляризующее действие его (т.е. его способность деформировать, поляризовать анион) возрастает. Поэтому в хлориде золота (III) в результате большей поляризации катиона Au3+  по отношению к катиону  Au+, на катион Au3+ переносится более значительная часть электронного заряда, чем в хлориде золота (I). Эффективные заряды ионов в кристалле АuСI3 оказываются меньше, чем в кристалле  АuСI, а электростатическое взаимодействие между ними – более слабым. Этим и объясняется более низкая устойчивость АuСI3 в сравнении с АuСI, кристаллическая решётка которого близка к ионному типу.

Аналогично объясняется и более низкая устойчивость РЬСI4 в сравнении с РЬСI2.


Задача 273. 
К2СО3 плавится при 890 °С без разложения, Ag2CO3 разлагается уже при 220 °С. Объяснить указанное различие. 
Решение:
При одинаковых зарядах катионов K+ и Ag+ различие в их поляризующем действии определяется размерами катиона (радиус катиона Ag+ немного больше, чем радиус катиона K+), но главным образом особенностями их электронного строения. Катион Ag+ имеет 18-электронную внешнюю оболочку и более сильно поляризует анион  CO32-, чем катион K+, обладающий благородногазовой электронной структурой. Поэтому в Ag2CO3 в результате поляризации с аниона на катион переходит более значительная часть электронного заряда, К2СО3. Эффективные заряды ионов в кристалле Ag2CO3 оказываются меньшими, чем в кристалле К2СО3, а электростатическое взаимодействие между ними – более слабым. Этим и объясняется более низкая температура плавления Ag2CO3 в сравнении с К2СО3, в котором кристаллическая решётка близка к чисто ионному типу.