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  CO₃^2-, 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.