高中化学问题,急急急
为什么+3价铁的化合物较+2价铁的化合物稳定?老师的解释是3d轨道半充满,可我觉得离子化合物稳定性应该比较离子半径和电荷数啊?求解释
离子化合物的稳定性是根据其是否容易反应来判断。而这有分为氧化性和还原性,氧化性越强越不稳定,所以浓硫酸比盐酸不稳定;还原性越强也越不稳定,所以钠比镁不稳定。所以一般比较稳定性,要么是同时比较几种物质的氧化性,要么是同时比较几种物质的还原性,应该没见过比较钠和氧气的稳定性吧。
这里三价铁与二价铁化合物的稳定性比较,应该是指正常情况下物质放置时与空气中氧气反应难易的比较。所以就是比较氧化性,在空气中三价铁不会再被氧化,而二价铁长期放置后会与空气中的氧气,水,生成氢氧化铁沉淀。根据这一实验事实,三价铁比二价铁稳定。
但是究其原因是什么,为什么三价铁不再失去电子变成六价铁呢?这就要从微观结构出发来讨论,有一个洪特规则,半充满的轨道稳定(当然全充满或者没有也稳定)。下面演示一下:
铁的轨道
二价铁的轨道
三价铁的轨道
从上看得出来,为了达到符合洪特规则,二价铁很容易失掉一个d电子,从而变成三价铁,因此三价铁更稳定。
再说说离子半径和电荷数,判断稳定性是指这种元素的价态会发生变化,而往往从半径电荷数无法判断出原子得失情况。只能判断出其与其他元素结合时的强弱间接判断稳定性。
例如:HI与HCl谁稳定,显然是HI酸,碘离子半径大,与氯离子电荷相同,相比之下与氢离子的作用要弱,因此更容易断裂与氢离子形成的键。
再如:高锰酸钾和锰酸钾谁稳定,高锰酸钾加热生成锰酸钾,从这判断是锰酸钾稳定,但为什么是高锰酸钾里的锰是+7价而锰酸钾里的是+6价?这貌似与三价铁比二价铁稳定相悖(如果仅从离子半径和电荷数比较的话)。这里其实比较的是高锰酸根与锰酸根,不再比较单纯的金属离子。
再比如:六价铁一定比三价铁不稳定。都没有六价铁的盐,都是氧化物存在。
所以小结一下,对于单个离子来说最好从电子排布结构来说明,对于化合物则要通过其之间的生成化学键的强弱来判定稳定性,这时候多半就要用离子半径和电荷数来判断化学键的强弱了。化学键又分好几种的。这里不多说了。
追问您前面说的非常好,就是小节里有点问题。原题如下
用红笔划线的那个,答案用离子结构解释的,与您小结中比较化合物用键的结论不符啊
追答单个阳离子是不能脱离阴离子而存在的。如果非得纠结与试卷上的说是化合物的话,那这是什么化合物呢?三氧化二铁,氧化铁,还有介于中间的四氧化三铁。如何比较三氧化二铁和氧化铁。这里又涉及复杂的晶体结构。
所以这题出题人的意思是让你比较离子化合物(即含有三价铁离子和二价铁离子,而非仅仅是价态)。固体离子化合物也有晶体结构,也会影响(不然怎么会有市场上卖的七水硫酸亚铁)。这题就是让你说出单个离子的情况。不必纠结于字眼。
离子半径小且电荷量大,离子键稳定,所以化合物稳定性好啊!
追答那按你这种说法,同一元素的离子,越高价越稳定罗?但是实际上有些元素反而是低价稳定啊,比如锰
追问那为什么d轨道半充满化合物就稳定啊?
d轨道稳定不只能说明该离子稳定吗?
追答这是原子轨道中的洪特规则,半充满时是稳定的,你不就是问离子的稳定吗?
追问题中问的是化合物稳定性
这是答案
那说明在这不考虑另一个离子与他的作用啊,就是从轨道去分析的
追问可是考试的时候怎么办啊?难道就随便蒙一种说法吗⊙﹏⊙
追答肯定用轨道啊
追问那什么时候用离子半径和电荷数解释啊?
追答就没有用这个去解释的,除非你没学过轨道理论,而且我上面也说了你说的那个适用范围有限,对于锰它就是错的啊!
追问我突然想到曾经有道题让解释晶格能还有离子化合物熔沸点,是不是这个用离子半径和电荷数解释,我把这俩题弄混了?
追答晶格能我忘了,熔沸点涉及的物理性质,这个好像的确是用你说的那个来解释