Влияние поляризующего действия ионов на образование ионной связи вещества

Задача 274. 

ВаСI₂ в водных растворах диссоциирует полностью, а НgС1₂ почти не диссоциирует. Объяснить это различие в свойствах солей.

Решение:
При одинаковых зарядах и почти равных размерах ионов Ва²⁺ и Hg²⁺  различие в их поляризующем действии определяется особенностями их электронного строения. Катион Hg²⁺  имеет 18-электронную внешнюю оболочку и более сильно поляризует анион  I^–, чем катион Ba²⁺, обладающий благородногазовой электронной структурой. Поэтому в НgС1₂ в результате поляризации с аниона на катион переносится более значительная часть электронного заряда, чем в ВаСI₂. Эффективные заряды ионов в кристалле НgС1₂ оказываются меньшими, чем в кристалле ВаСI₂, а электростатическое взаимодействие между ними – более слабым. Этим объясняется большая ковалентность кристаллической решётки НgС1₂ по сравнению с кристаллической решёткой ВаСI₂, у которого она близка к чисто ионному типу. Отсюда, в водных растворах ВаСI₂, обладающий ионным типом кристаллической решётки, способен диссоциировать на ионы полностью (BaCl₂ ⇔ Ba²⁺ + 2Cl^–), а НgС1₂, обладающий более ковалентным типом кристаллической решётки, почти не диссоциирует.

Задача 275. 
Какой из перечисленных ионов обладает большим поляризующим действием: а)  Na⁺; б)  Ca²⁺; в)  Mg²⁺; г)  Al³⁺?
Решение:
У ионов Na⁺ и Ca²⁺ почти одинаковые размеры ионов (rNa+ равен 116нм, rCa²⁺ равен 114нм ), но у иона Са²⁺ заряд больше, чем у иона Na⁺. Поэтому ион Ca²⁺ обладает большим поляризующим действием (т.е. его способность деформировать другой ион больше). 

При одинаковых зарядах ионов Ca²⁺ и Mg²⁺ поляризуемость иона Mg²⁺ больше, чем иона Са²⁺, так как радиус иона магния (86 нм) меньше, чем у иона кальция (16 нм).

У иона Al³⁺ радиус иона равен 67пм, что придаёт данному иону наибольшую поляризующую способность, так как поляризующее действие иона возрастает с увеличением заряда и уменьшением радиуса иона. 

Таким образом, из ионов  Na⁺,  Ca²⁺, Mg²⁺ и Al³⁺ наибольшим поляризующим действием обладает ион  Al³⁺, а наименьшим —  Na⁺. Так по возрастанию поляризуемости данные ионы можно расположить в ряд: Na⁺ < Ca²⁺ < Mg²⁺ <  Al³⁺.

Задачи 276.
У какого из соединений — SrF₂ или PbF₂ — температура плавления выше: а) у SrF₂; б) у PbF₂; в) примерно одинаковы?
Потому что: 1) радиусы ионов Sr²⁺ и Pb²⁺ имеют близкие значения; 2) степень ионности связи Sr—F выше, чем связи Pb —F .
Решение:
Ион Sr²⁺ имеет благородногазовую электронную конфигурацию внешнего электронного слоя, а ион Pb²⁺  имеет незавершённую оболочку внешнего электронного слоя. Поэтому ион Sr²⁺ оказывает более сильное поляризующее действие, чем ион  Pb²⁺. Отсюда, в PbF₂ в результате поляризации с аниона на катион переносится более значительная часть электронного заряда, чем в SrF₂. Эффективные заряды ионов в кристалле PbF₂ оказывается меньшим, чем в кристалле  SrF₂. а электростатическое взаимодействие между ними слабым. Этим и объясняется более низкая температура плавления PbF₂ в сравнении с SrF₂, кристаллическая решётка которого близка к чисто ионному типу, т.е. степень ионности связи Sr—F выше, чем связи Pb —F.

Задача 277. 
Какое из соединений — MgCO₃ или ZnСО₃ — термически более устойчиво: а) МgСО₃; б) ZnСО₃?
Потому что: 1) гидроксид магния проявляет только основные свойства, а гидроксид цинка амфотерен; 2) катион с благородногазовой электронной конфигурацией оказывает меньшее поляризующее действие на анион, чем катион того же размера и заряда с 18-электронной структурой внешнего слоя.
Решение:
Ионы Mg²⁺ и Zn²⁺ имеют одинаковые заряды и примерно одинаковые радиусы соответственно 75 и 86нм, но существенно различаются в их поляризующем действии. Различие в поляризующем действии Mg²⁺ и Zn²⁺ определяется особенностями их электронного строения. Катион Zn2+ имеет 18-электронную внешнюю оболочку и более и более сильно поляризует анион  CO₃^2-, чем катион  Mg²⁺, обладающий благородногазовой структурой. Поэтому в карбонате цинка в результате поляризации с аниона на катион переносится более значительная часть электронного заряда, чем в карбонате магния. Эффективные заряды ионов в кристалле ZnСО₃ оказывается меньшим, чем в кристалле МgСО₃, а электростатическое взаимодействие между ними – более слабым. Эти и объясняется низкая температура плавления ZnСО₃ в сравнении сМgСО₃, кристаллическая решётка которого близка к чисто ионному типу.

Ответ: а2.

Задача 278.
Какой из ионов Ca²⁺ или Cd²⁺ — оказывает более сильное поляризующее действие на анионы: а)  Ca²⁺; б)  Cd²⁺; в) поляризующее действие этих ионов одинаково?
Потому что: 1) заряды ионов одинаковы, а радиусы близки (rCa²⁺ = 114нм, rCd²⁺ = 99нм); 2) кальций расположен в 4-м, а кадмий в 5-м периоде периодической системы элементов; 3) ион Ca²⁺ имеет благородногазовую электронную конфигурацию, а ион Cd2+ — 18-электронную конфигурацию внешнего слоя.
Решение:
Катионы Ca²⁺ и Cd²⁺ имеют одинаковые заряды и небольшие различия в радиусах, но обладают разным поляризующим действием на анионы. Это объясняется особенностями их электронного строения. Ион Cd²⁺ имеет 18-электронную внешнюю оболочку и более сильно поляризует анионы, чем катион  Ca²⁺, обладающий благородногазовой электронной структурой. Поэтому катион Cd²⁺ будет оказывать большее поляризующее действие на анионы, чем катион  Ca²⁺.

Ответ: б3.