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波耳-波耳模型

離子鍵

一、離子鍵

  1. 形成:金屬原子將價電子轉移給非金屬原子,形成金屬陽離子與非金屬陰離子,二者以庫侖靜電引力結合
    例:Na → Na+;Cl → Cl
    電子組態示意:Na:[Ne]3s1 → Na+:[Ne];Cl:[Ne]3s23p5 → Cl:[Ne]3s23p6
  2. 特性:離子鍵不具方向性
離子鍵重點摘要
項目內容
本質異號電荷間的庫侖吸引力
形成對象多見於金屬與非金屬原子間
常見物質NaCl、MgO 等離子化合物

二、離子晶體

  1. 形成方式:陽、陰離子以離子鍵交替排列成三維晶格,形成時放出能量。
    例:Na(g)+Cl(g) 先形成離子對(約 −492 kJ/mol),進一步形成 NaCl(s) 晶體(晶格能約 −788 kJ/mol)。
    註:NaCl 晶格中,Na+ 最近鄰等距離 Cl 有 6 個;Cl 周圍等距離 Na+ 亦為 6 個。
NaCl 晶體形成重點
步驟能量/結構重點
離子對生成Na(g)+Cl(g) → Na+(g)+Cl(g),約放熱 −492 kJ/mol
晶格形成Na+(g)+Cl(g) → NaCl(s),晶格能 ≈ −788 kJ/mol
配位情形立方最緊密:各離子最近鄰數 6

三、離子晶體的晶格能

  1. 定義:氣態陽、陰離子結合生成 1 莫耳離子晶體時所釋放的能量。
    例:Na+(g)+Cl(g) → NaCl(s),ΔH = −788 kJ/mol。
  2. 特性
    1. 晶格能|愈大(放熱愈多),代表離子晶體愈穩定。
    2. 晶格能|大小與離子所帶的電荷數、半徑及晶體結構有關。
庫侖定律與變因
關係式說明
F ∝ (Q1Q2)/r2 引力與電荷量乘積成正比,與離子核間距離平方成反比;電荷↑ 或距離↓ ⇒ 吸引力↑ ⇒ 晶格能↑

四、離子鍵強度的比較:離子晶體晶格能與熔點的比較

適用範圍:陰、陽離子數目比為 1 : 1 的離子晶體

  1. 定義:以晶格能大小與熔點高低比較離子鍵強弱。
  2. 特性
    1. 離子所帶的電荷愈多 → 引力愈大 → 離子鍵愈強 → 晶格能愈大 → 熔點最高。
    2. 若離子所帶的電荷相同 → 離子半徑愈小 → 引力愈大 → 離子鍵愈強 → 晶格能愈大 → 熔點愈高。
    3. 常見離子晶體的晶格能與熔點
      1:1 型離子晶體(部分)之晶格能與熔點
      晶體晶格能 / kJ·mol−1熔點 / °C
      NaF−910995
      NaCl−788801
      NaBr−732740
      NaI−682661
      MgO−37952852
      CaO−34142605
      SrO−32172450
      BaO−31251943

五、離子晶體的性質

適用範圍:陰、陽離子數目比為 1 : 1 的離子晶體

  1. 熔點、沸點高:因熔化或汽化時需破壞離子鍵。例:MgO 2852 °C;NaCl 801 °C。
  2. 硬度大。
  3. 易脆裂,無延性及展性。
  4. 為電解質:固態不導電,但熔融態 (l) 及水溶液 (aq) 可導電。
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