极化作用和变形性

离子位移极化极化作用和变形性强弱的规律阳离子(1)电荷越大，半径越小，极化作用越强；(2)不同价电子构型的阳离子极化作用的强弱依次为：18或18+2>9-17>8电子构型的离子(3)对于相同电子层结构的离子而言，离子半径越小，极化作用越强，半径越大，变形性越大；(4)18、18+2和9-17电子层的离子，有较大的变形性。

这在于d电子云结构弥散，相对易于变形。

阴离子(1)电子层结构相同的阴离子负电荷越大，变形性越大；半径越大，变形性越大。

(2)一些复杂的无机阴离子，如酸根，极化作用、变形性都不显著。

且复杂阴离子中心离子(即成酸元素)氧化数越高，变形性越小。

常见阴离子变形性顺序：常见阴离子变形性顺序离子极化使得离子电子云发生变形，进而部分重叠，这就使得离子键中有了共价键的成分。

极化作用越显著，电子云重叠程度越大，共价键的成分越大。

离子极化对化合物性质的影响①使化合物的溶解度降低水是极性溶剂，根据相似相溶原理，极性溶剂在水中的溶解度更大。

②导致物质的颜色加深极化使阴、阳离子的原子轨道发生重叠，导致阴离子原子轨道上的电子吸收可见光向阳离子的原子轨道发生跃迁。

极化越显著，原子轨道发生重叠程度越大，阴阳离子原子轨道能量差越小，电子跃迁吸收可见光能量越小，化合物颜色越深。

③导致晶体晶格的变化使晶体有从高配位数向低配位数结构过渡的趋势。

离子键的主要特征是没有方向性、没有饱和性，共价键的特征是有饱和性和方向性。

离子极化使核间距减小，意味着阴阳离子半径的减下，使离子键向共价键过渡。

④导致化合物的熔沸点降低极化导致离子键向共价键过渡，会导致离子晶体向分子晶体转变，由此引起物理性质的变化，导致熔沸点的降低。

⑤对含氧酸盐热解的影响含氧酸盐的热稳定性受其酸根离子的中心原子的极化作用和金属离子的极化作用的影响。

中心原子的极化能力越强，酸根离子越稳定。

金属离子的极化能力越强，电荷越高、半径越小，有效正电荷越强，越容易夺取酸根离子的O原子，热稳定性越差，热分解温度越低。

第十章固体结构之课后习题参考答案7解：最低的为KBr。

因为它们均为离子晶体，其离子所带电荷越高，离子半径越小，离子键越强，即晶体熔点就越高。

MgO中正负离子均带2个电荷，离子键最强，而1价离子中，KBr的正负离子半径之和最大，则离子键最弱，熔点最低。

8解：（1）熔点：NaF>NaCl>NaBr>NaI。

因为阳离子相同时，阴离子从F-→I-离子半径增大，则离子键依次减弱，熔点也依次减弱。

（2）MgO>CaO>SrO>BaO。

原因同（1）。

9解：（1）：8e-；（2）(9-17)e-：（3）(18+2)e-；（4）18e-10解：（2）的。

因阴离子的极化率大于阳离子的，而体积越大，阴离子的极化率也越大。

11解：（4）>（3）>（1）>（2）.因阳离子的电荷越高，半径越小，即Z/r值越大，其离子极化作用就越强。

13解：（1）色散力；（2）色散力；（3）取向力，诱导力，色散力，氢键；（4）取向力，诱导力，色散力；（5）色散力；（6）色散力；（7）取向力，诱导力，色散力。

14解：不含氢键的有：（1）和（2）。

15解：（1）两者均为分子晶体，但因HF中存在分子间氢键，增大了分子间作用力，使其沸点反高于HCl。

（2）两者均为典型的离子晶体，而离子晶体当电荷相同时，离子半径越小，其离子键越强，晶体的沸点就越高，所以NaCl的沸点高于CsCl。

（3）因Ti4+离子所带电荷高，离子半径又小，即Z/r值非常大，其极化作用很强，导致Ti-Cl 之间由离子键转化为了共价键，成为分子晶体，所以其沸点大大低于离子晶体LiCl。

（4）两者均为分子晶体，且分子量也相同。

但沸点相差较大。

这是因为乙醇分子（后者）之间存在分子间氢键，增大了分子间的作用力导致。

16解：因Ag+为18e电子构型的离子，其极化作用和变形性均大，而阴离子的半径从F-到I-依次增大，变形性也依次增加，导致Ag+与X-离子之间的极化作用从AgF到AgI依次增强，化学键从离子键逐步向共价键过渡，所以溶解度依次减小，即AgF易溶，其它难溶，且溶解度依次减小。

1、电子式极化：在外电场作用时，电子运动轨道发生了变形，并且与原子核间发生了相对位移，正电荷作用中心不再重合，这种由电子发生相对位移形成的极化称为电子式极化。

2、离子式极化：在有外电场作用时，正、负离子沿电场向相反的方向发生偏移，使平均偶极矩不再为零，介质对外呈现出极性，这种由离子的位移形成的极化称为离子式极化、3、单相触电：人体接触三相电网中带电体中的某一相时，电流通过人体流入大地4、两相触电：当人体同时接触带电设备或线路中的两相导体时，电流从一相导体经人体流入另一相导体，构成闭合回路5、接触电压：指人触及漏电设备的外壳，加于人手与脚之间电位差6、跨步电压：指人在有电位分布的故障区域内行走时，其两脚之间呈现出电位差7、电击：指电流流过人体内部造成人体内部器官的伤害8、电伤：指由于电流的热效应、化学效应和机械效应对人体的外表造成的局部伤害9、保护接地：是将一切正常时不带电而在绝缘损坏时可能带电的金属部分与独立的接地装置相连，从而防止工作人员触及时发生触电事故10.内部过电压：在电力系统内部，由于断路器的操作或系统故障，使系统参数发生变化，由此而引起的电力系统内部电网中电磁能量转化或传递的过渡过程中，将在系统中出现过电压11.直击雷：当雷云通过线路或电气设备放电时称为直击雷12.感应雷：当雷落在输电线附近时，会在输电线上感应出过电压，此过电压沿着输电线向两端传出，落雷点离导线越近，则感应过电压越高13.倒闸操作：电气设备由一种状态转换到另一种状态，或改变电气一次系统运行方式所进行的一系列操作14.物理性爆炸：是由于物质的物理变化如温度、压力、体积等的变化引起的爆炸15.化学性爆炸：物质在短时间完成化学反应，形成其他物质，产生高温高压的气体而引起的爆炸16.基本安全用电：指那些绝缘强度能长期承受的工作电压，并且在该电压等级产生内部过电压时能保证工作人员安全的用具17.电烙印：在人体不被电击的情况下，在皮肤表面留下与带电体接触时形状相似的肿块痕迹18.亲水性电介质：极性电介质的表面与水分子之间的附着力远大于水分子的内聚力，就很容易吸附水分，而且吸附的水分湿润整个表面，形成连续水膜19.憎水性电介质：不含极性分子的电介质表面与水分子之间的附着力小于水分子的内聚力，不容易吸附水分，只在表面形成分散孤立的水珠，不构成连续的水膜20.伸长接地体：在土壤电阻率较高的岩石地区，为了减小接地电阻，有时需要加大接地体的尺寸，主要是增加接地体的长度21.外部过电压：指雷电引起的电力系统过电压，既雷云放电时电气设备由于外部的影响产生过电压22.雷电侵入波：沿着架空线路侵入变配所或客户的雷电波23.感知电流：是人体能够感觉，但不遭受伤害的电流24.摆脱电流：是人体触电后，不需要任何外来帮助的情况下，能够自主摆脱的最大电流分析题1.简述触电事故发生的规律答：1）触电事故的发生与季节有关2）触电事故多发生在低压电气设备上3）触电事故多发生在缺乏电气基本知识的人员身上4）触电事故与工作环境和生产性质有一定的关系5）放电斑点2.简述电子式极化及其特点答：1）极化过程所需的时间极短2）极化过程中没有能量损耗3）温度对极化过程影响很小4）极化过程与频率无关3.简述变电所直击雷防护的措施答：采用避雷针或避雷线4.简述氧化锌避雷器的优点答：1）无间隙2）无续流3）通流容量大，氧化锌避雷器通流容量大，耐操作波的能力强，故可用来限制内过电压，也可使用于直流输电系统4）降低电气设备所受到的过电压5.典型的电气误操作及防治误操作的组织措施答：误操作：1）带负载拉、合隔离开关2）带地线合隔离开关3）带电挂接电线4）误拉、合断路器5）误入带电间隔组织措施：操作命令的操作命令复诵制度；操作票制度；操作监护制度；操作票管理制度6.保证电气工作安全的组织措施有哪些答：1）工作票制度2）工作许可制度3）工作监护制度4）工作间断、转移和终结制度7.简述雷云对地的放电过程答：由于主放电过程中高速运动时的强烈摩擦以及复合等原因，使通道发出耀眼的强光这就是通常所见到的雷闪，又由于通道突然受热和冷却而形成的猛烈膨胀和压缩，以及在高压放电火花的作用下，使水喝空气分解，产生瓦斯爆炸。

极化作用及其对物质性质的影响一、分子的极化和分子间的力气体能凝结成液体，固体表面有吸附现象，毛细管内的液而会上升，粉末可压成片等，这些现象都证明分子与分子之间有引力存在。

通常把分子间力叫做范德华力。

分子间力的性质，一般是属于电学性质，分子间力的产生与分子的极化有关。

对于范德华力本质的认识是随着量子力学的出现而逐步深入的。

1. 分子的极化分子在外界电场的作用下发生结构上的变化称为极化。

在电场中，非极性分子中带正电荷的核被引向负电极，而电子云被引向正电极，使分子中正、负电荷重心发生相对位移，分子发生了变形。

非极性分子内正、负电荷重心原来是重合的，在电场的作用下发生了位移，从而产生了偶极，如图1所示。

这种在外电场的诱导下产生的偶极，叫做诱导偶极，当外界电场消失时，偶极也消失，分子恢复原状。

诱导偶极的极性大小决定于电场的强度和分子的变形性。

分子的变形性也称为极化度。

外界电场对极性分子的作用过程与对非极性分子的作用稍有不同。

极性分子本来就具有偶极，这种偶极称为固有偶极。

当它们受到外电场的作用时，分子的偶极会按照电场的方向定向，即它们的正极被引向负电极，分子的负极被引向正电极，这种作用称为取向作用。

同时，在电场作用下，极性分子也会变形而产生诱导偶极。

因此极性分子的极化是分子的取向和变形的总结果。

2. 分子间的力分子间的力一般包括三个部分。

2．1取向力（或定向力）取向力发生在极性分子和极性分子之间，当两个极性分子相互接近时，同极相斥，异极相吸；一个分子的带负电的一端和另一个分子带正电的一端接近，使极性分子按一定方向排列。

在已取向的极性分子间，由于静电引力而互相吸引，称为取向力。

两个极性分子的相互作用如图2所示。

当然由于分子的热运动，分子不会完全定向地排列成行。

图1外电场对分子极性的影响示意图取向力的本质是静电引力，可根据静电理论求出取向力的大小。

取向力与分子偶极矩的平方成正比，与热力学温度成反比，与分子间距离的七次方成反比。

极化作用和变形性桂耀荣离子极化指的是在离子化合物中,正、负离子的电子云分布在对方离子的电场作用下,发生变形的现象。

离子极化理论认为,当正离子和负离子相互结合形成离子晶体时，如果相互间无极化作用，则形成的化学键应是纯粹的离子键.事实上正、负离子之间将发生程度不同的相互极化作用，这种相互极化作用将导致电子云发生变形，即负离子的电子云向正离子方向移动,同时正离子的电子云向负离子方向移动，也就是说正、负离子的电子云发生了重叠。

相互极化作用越强，电子云重叠的程度也越大，则键的极性也越减弱。

从而使化学键从离子键过渡到共价键。

一种离子使导电离子极化而变形的作用称为该离子的“极化作用”。

被异号离子极化而发生离子电子云变形的性能称为该离子的“变形性”。

一般来说有阳离子极化作用占主要及阴离子变形占主要。

一、极化作用和变形性的规律以及相互极化和反极化作用1．阴离子的变形性（1）电子层结构相同的阴离子负电荷越大，变形性越大。

（2)电子层结构相同的阴离子的半径越大，变形性越大。

（3）复杂阴离子变形性通常不大,而且中心原子氧化数越高，变形性越小。

2．阳离子极化作用（1）离子正电荷越大，半径越小,极化作用越强.（2）就离子的外壳电子结构而论,离子极化作用依次为：8电子<9—17电子〈18电子和18＋2电子这是因为有18电子电子层结构的离子，其最外层中的d电子对原子核有较小的屏蔽作用之故。

（3）对于外壳电子层结构相同的离子，电子层数越多，半径愈大,变形性越大。

3．相互极化(附加极化)虽然正离子和负离子都有极化作用和变形性两方面的性能，但负离子在正离子的极化作用下更易变形。

所以正离子主要表现为对负离子的极化作用，负离子主要表现为电子云的变形。

因此在讨论正、负离子间的相互极化时，往往着重的是正离子的极化作用及负离子的变形性。

但是当正离子的电子层构型为非稀有气体构型时，正离子也容易变形，此时要考虑正离子和负离子之间的相互极化作用。

4 第7章 晶体结构
7.3 离子极化
离子的极化: 离子在电场作用下产生变形的现象。

7.3.1. 离子的极化作用和变形性
离子的极化作用：使异号离子极化变形的作用。

离子的变形性：被异号离子极化而发生电子云变形的性能。

正离子或负离子都有极化作用和变形性，但:
正离子极化作用大；负离子变形性大。

影响因素：离子的半径、电荷、电子构型。

1．正离子
(1)电荷多(少)，极化能力强(弱)，如
Si 4+>Al 3+>Mg 2+>Na +
(2)半径越小，极化能力越强，变形性越小：
极化能力：Li +>Na +>K +>Rb +>Cs +；变形性：Li +<Na +<K +<Rb +<Cs +
(3)电子层结构：极化作用和变形性的大小依次为：
8e < 9~17e < 18e 和(18+2)e
原因：d 电子对核屏蔽作用小；内层电子对d 电子屏蔽作用大。

2．负离子
(1) 负电荷越多，变形性越大。

如O 2->F -。

(2) 半径越大，变形性越大。

如F -<Cl -<Br -<I -。

(3) 复杂负离子的变形性不大，中心离子氧化数越高，变形性越小。

(内部原子间相互作用大，组成结构紧密、对称性高的原子团变形性小)
下列离子的变形性大小顺序为：。

离子极化理论离子极化理论是离子键理论的重要补充。

离子极化理论认为：离子化合物中除了起主要作用的静电引力之外，诱导力起着很重要的作用。

离子本身带电荷，阴、阳离子接近时，在相反电场的影响下，电子云变形，正、负电荷重心不再重合，产生诱导偶极，导致离子极化，致使物质在结构和性质上发生相应的变化。

离子的极化作用和变形性（3）离子的构型相同，电荷相等，半径越小，离子的极化作用越大。

但由于阳离子半径相互差别不大，所以，阳离子的电荷数越大，极化力越大。

为了衡量阳离子极化力，曾有许多人将正电荷数和半径综合起来找出统一的标度。

例如，卡特雷奇（G·H·Cartledge）以离子势φ=Z/r 为标度；徐光宪以静电势能Z2/r 为标度等等。

这些都是经验公式，由于影响极化作用的因素较多，所以这些公式不能对所有离子都适用，还有许多例外。

影响离子变形性的主要因素（1）离子的电子层构型相同，正电荷越高的阳离子变形性越小。

例如：O2- > F- > Ne > Na+ > Mg2+ > Al3+ > Si4+（2）离子的电子层构型相同，半径越大，变形性越大。

例如：F- < Cl- < Br- < I-（3）若半径相近，电荷相等，18电子层构型和不规则（9—17电子）构型的离子，其变形性大于8电子构型离子的变形性。

例如：Ag+ > K+；Hg2+ > Ca2+（4）复杂阴离子的变形性通常不大，而且复杂阴离子中心原子氧化数越高，其变形性越小。

例如：ClO4- < F- < NO3- < H2O < OH- < CN- < Cl- < Br- < I-SO42- < H2O < CO32- < O2- < S2-从上面的影响因素看出，最容易变形的离子是体积大的阴离子（如I-、S2-等）和18电子层或不规则电子层的少电荷的阳离子（如：Ag+、Hg2+等）。

分子间的作用力上面已经讨论了三种基本类型的化学键，它们都是分子内部原子间较强的结合力，是决定分子化学性质的主要因素。

在分子与分子之间还存在着较弱的作用力，它是决定物质的沸点、熔点、溶解度等物理性质的重要因素。

为了更好地说明分子间作用力，先谈一下分子极化的问题。

一、分子极化任何分子都有正、负电重心，任何分子又都有变形的性能。

因而在外电场的作用下，分子的电荷重心可发生相对的位移，即分子发生变形，这个过程就叫分子的极化（被极化）。

例如非极性分子，正、负电重心是重合的，但在外电场作用下，正负电重心可被拉开，发生变形并产生偶极（图3－59），这叫诱导偶极（外电场除去，偶极也消除）。

对于极性分子，其本身具有偶极这叫固有偶极，在没有外电场作用时极性分子的固有偶极由于热运动，而杂乱排列。

但在外电场作用下杂乱无章的极性分子可按电场方向定向排列起来，同时由于电场的作用而使偶极加大（固有偶极加诱导偶极）产生一定的变形（图3－60）。

由上可看出，无论非极性分子还是极性分子在外电场作用下都可发生极化作用。

二、分子间力的形成如果将外电场换成极性分子自身所产生的电场，这就与上述情况相似，彼此有相互作用，也就产生了分子间力，下面就分别来分析这方面的情况。

1.取向力当极性分子和极性分子相互接近时，它们的固有偶极的同极相斥而异极相吸，就使得极性分子按一定方向排列（图3－61），因而产生了分子间的作用力，这种力叫取向力。

显然，极性分子的偶极矩越大，取向力越大。

这种力只存在于极性分子与极性分子之间。

2.诱导力当极性分子和非极性分子相接近时，非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下，发生极化，而产生诱导偶极，然后诱导偶极与极性分子固有偶极相互吸引（图3——62）。

这种由于诱导偶极而产生的作用力，称为诱导力。

这种力产生于极性分子与非极性分子之间，当然极性分子与极性分子之间也互相诱导，因而也有这种力。

3.色散力非极性分子与非极性分子之间有无作用力？实验指出，N2、O2、H2……等气体，只要充分降温，都可以转变成液态和固态。

电介质的四种极化方式
电介质的四种极化方式是电子位移极化、离子位移极化、偶极子极化和空间电荷极化。

1、电子位移极化
一切电介质都是由分子构成的，而分子又是由原子组成的，每个原子都是由带正电荷的原子核和围绕着原子核的带负电的电子构成的。

2、离子式极化
离子的极化由法扬斯首先提出。

离子极化指的是在离子化合物中，正、负离子的电子云分布在对方离子的电场作用下，发生变形的现象。

离子极化能对金属化合物性质产生影响。

3、偶极子极化
偶极子极化是指在电场作用下，组成介质的分子的固有偶极矩将沿着电场方向排列，所有偶极矩的矢量和不为零，介质产生宏观极化强度。

4、空间电荷极化
空间电荷极化常常发生在不均匀介质中，在外电场的作用下，不均匀电介质中的正负间隙离子分别向负、正极移动，引起电介质内各点离子密度的变化，产生电偶极矩，这种极化称为空间电荷极化。

离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响曲江县曲仁一中许少生离子极化理论是离子键理论的重要补充。

离子极化理论认为：离子化合物中除了起主要作用的静电引力之外，诱导力起着很重要的作用。

离子本身带电荷，阴、阳离子接近时，在相反电场的影响下，电子云变形，正、负电荷重心不再重合，产生诱导偶极，导致离子极化，致使物质在结构和性质上发生相应的变化。

一、离子的极化作用和变形性离子极化作用的大小决定于离子的极化力和变形性。

离子使异号离子极化而变形的作用称为该离子的“极化作用”；被异号离子极化而发生离子电子云变形的性能称为该离子的“变形性”。

虽然异号离子之间都可以使对方极化，但因阳离子具有多余的正电荷，半径较小，在外壳上缺少电子，它对相邻的阴离子起诱导作用显著；而阴离子则因半径较大，在外壳上有较多的电子容易变形，容易被诱导产生诱导偶极。

所以，对阳离子来说，极化作用应占主要地位，而对阴离子来说，变形性应占主要地位。

1．影响离子极化作用的主要因素（1）离子壳层的电子构型相同，半径相近，电荷高的阳离子有较强的极化作用。

例如：Al3+ > Mg2+ > Na+（3）离子的构型相同，电荷相等，半径越小，离子的极化作用越大。

但由于阳离子半径相互差别不大，所以，阳离子的电荷数越大，极化力越大。

为了衡量阳离子极化力，曾有许多人将正电荷数和半径综合起来找出统一的标度。

例如，卡特雷奇（G·H·Cartledge）以离子势φ=Z/r为标度；徐光宪以静电势能Z2/r为标度…等等。

这些都是经验公式，由于影响极化作用的因素较多，所以这些公式不能对所有离子都适用，还有许多例外。

2．影响离子变形性的主要因素（1）离子的电子层构型相同，正电荷越高的阳离子变形性越小。

例如：O2- > F- > Ne > Na+ > Mg2+ > Al3+ > Si4+（2）离子的电子层构型相同，半径越大，变形性越大。

液体和固体是我们生活中常见的两种状态，它们在电磁场中的行为有着一些显著的不同。

其中，极化是液体和固体介质在电场中表现出来的一种重要现象。

介质的极化方式不仅对材料的性质产生影响，也在电子学、光学和材料科学等领域有着广泛的应用。

本文将简要探讨液体和固体介质的极化方式，帮助读者更好地理解这一现象。

一、液体介质的极化方式在液体中，分子的排列呈现出一定的不规则性，这使得液体的极化方式与固体有所不同。

液体介质的极化方式主要包括以下几种：1. 电子云的变形液体中的分子虽然没有严格的排列顺序，但是分子内部的电子云仍然会受到外加电场的作用而发生一定的变形。

这种变形会导致分子中正负电荷中心的位移，从而产生极化现象。

2. 电子的重新排列在外加电场的作用下，液体中的电子将会发生重新排列，使得分子内部的正负电荷分布发生改变。

这种重新排列也将导致分子整体呈现出极化现象。

3. 离子的移动在某些液体中，离子的移动也是液体极化的一种重要方式。

外加电场会促使液体中的离子发生迁移，从而形成极化效应。

二、固体介质的极化方式与液体不同，固体介质的分子排列更加有序，其极化方式也更加复杂。

固体介质的极化方式主要包括以下几种：1. 电子的位移在不均匀电场的作用下，固体中的电子会受到位移力的影响，从而使得原子核和电子云的相对位置发生改变。

这种电子的位移会导致原子或分子整体呈现出极化现象。

2. 原子或分子的转向一些极性分子在外加电场的作用下，其原子或分子会发生取向的变化，使得整体呈现出极化现象。

3. 离子晶体网格的畸变在某些固体中，离子晶体的网格结构会因外加电场而发生畸变，从而导致固体呈现出极化现象。

4. 基本点阵的位移在某些晶体中，基本点阵的原子存在位移的可能，外加电场将会对这种位移产生影响，使得固体整体呈现出极化现象。

三、液体和固体介质的极化特点比较1.自由度液体介质中的分子排列较为自由，其极化方式更加依赖于分子内部的电子云和原子核的位移，因此液体介质的极化自由度较高。