Question

我有一个问题~

离子间的静电作用力与离子电荷的乘积成正比 也就是说离子之间的静电引力越大那么阴阳离子之间电荷乘积就越大？

Answer 1

在丰富多彩的物质世界里，只有稀有气体是以单原子的形态存在，其它的物质总是以原子或离子相互结合成分子或晶体的形式存在。分子是保持物质化学性质的最小微粒,通常是物质参与化学反应的基本单元。物质的化学性质主要决定于分子的性质，而分子的性质又是由分子的内部结构决定的，因此，研究原子与原子是怎样结合成分子的、分子的内部结构如何等等，对了解物质的化学性质、探求化学反应基本规律的本质等都是非常重要的。
原子与原子之间以一定的结合力连接在一起，形成了分子，把原子与原子间强烈的相互作用力称为化学键，化学键是决定物质化学性质的主要因素。根据化学键的特征，一般将其分为三大类：离子键、共价键和金属键。本章就是在原子结构的基础之上，以化学键为线索，侧重讨论离子化合物、共价化合物中原子之间的相互作用、分子的空间构型、分子间作用力、氢键和晶体结构的基本知识。
3.1 离子键与离子性化合物
3.1.1 离子键理论
在数千万种物质中，离子化合物是重要的一类，1916年，德国基尔大学的化学家柯塞尔（W.Kossel）根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定的事实,首先提出了离子键理论，用以说明离子键和离子晶体的形成以及离子化合物的性质。
离子键理论的要点是：
⑴
由于原子都有达到稳定电子构型的倾向，当电负性相差较大的金属原子与非金属原子互相靠近时，电负性较小的金属原子失去电子形成带正电荷的阳离子；电负性较大的原子获得电子形成带负电荷的阴离子。通常认为两元素的电负性差值达到1.7以上，其形成的化学键以离子键为主。
⑵
带有正负电荷的阴阳离子在静电作用下，相互吸引，相互靠近。在靠近的同时，离子的电子云和原子核间的排斥作用力增加，当吸引力和排斥力相等时，整个体系的能量降到最低，阴阳离子间就形成了稳定的化学键。这种依靠阴阳离子间的静电作用力而形成的化学键叫做离子键，由离子键形成的化合物叫做离子型化合物。离子键主要存在于离子晶体中，也可存在于气态分子中。
例如气态F原子与气态K原子靠近时，电负性小的钾原子失去电子变为阳离子K+，电负性大的氟原子获得电子成为阴离子F－，由于带有相反电荷，K+和F－之间相互吸引、相互靠近，当作用力达到平衡时，K+和F－之间就形成了离子键。即：
K++F-→KF

K → K+ + e－
F + e → F-
由离子键理论可见，离子键的本质是静电作用力，是正负电荷之间的相互吸引与排斥综合作用的结果。阴阳离子单独存在时，其电荷总是球形对称的，在它周围的各个方向上，只要空间允许，静电作用力足够大，它就能够吸引与其带有相反电荷的离子成键，所以离子键既没有方向性，也没有饱和性。但注意，没有饱和性并不是说能与一个离子结合的相反电荷的离子数（也叫做离子的配位数）是无限的，相反，在离子化合物中，各种离子的配位数总是确定的。例如一个Na+离子只能与6个Cl－离子结合，一个Cl－离子也只能和6个Na+结合，从而形成了1∶1型的NaCl离子晶体。这种离子配位数的有限性不是由于正负电荷吸引力达到了饱和，而是由于每个离子都有一定的大小，其周围的空间是有限的,在有效的静电作用力范围内，每个离子周围就只能排列有限数目的与其带相反电荷的离子，也就是说离子配位数的多少主要决定于阴阳离子的半径比和电荷数的多少。
3.1.2离子的特征
既然离子键是依靠阴阳离子之间的静电作用力相互结合的，根据库仑定律，其结合力必然与阴阳离子的电荷以及离子之间的距离有关，当阳离子和阴离子的电荷数分别为q＋和q－,半径分别为r＋和r－时，离子间的静电作用力可表示为：
F = （3－1）
由式3－1可见，影响离子间作用力大小的因素有离子半径、离子所带电荷及K（与离子的堆积方式有关），即离子本身的特性决定了离子键的强弱。下面对离子的特征简要讨论之。
3.1.2.1离子的电荷
根据离子键理论，离子键的形成是由于发生了电子得失的两个离子间的静电作用力。因此，离子所带电荷就是其得失电子数，即阳离子的电荷数就是原子失去的电子数，阴离子的电荷数就是原子获得的电子数。离子间的静电作用力与离子电荷的乘积成正比，当离子的半径差别不大时，离子的电荷是决定离子键强弱的主要因素。阴阳离子所带的电荷越多，离子间的静电引力越大，离子键越强，离子化合物就越稳定。例如，BeO和NaCl的核间距相近，但BeO的离子电荷乘积为NaCl的4倍，因此，BeO的离子键比NaCl的离子键更强，BeO晶体比NaCl晶体更稳定，BeO晶体的熔点为1920℃，NaCl的只有800℃
3.1.2.2 离子的半径
单个的离子与原子一样，由于电子运动的波动性，没有确定的半径，常说的离子半径仍然是一种接触半径。两个离子相互接触成键后，离子的核间距d就是两个离子半径的加和，即d
= r+ +
r-，若知道了离子间的距离d和其中的任一离子的半径r，另一离子的半径就可以计算求得。离子间的距离d可以通过实验测定，在计算离子半径时，若采取的实验数据不同、计算标准不同，离子半径是有一定差异的。常用的是以1926年歌德希密特（Goldschmidt)由晶体结构数据推出的F-离子、O2-离子半径（
=133pm、
=132pm)为标准,通过晶体x射线分析实验测得离子的核间距d，从而计算出其它离子的半径。1960年，鲍林（L.Pauling)根据离子半径与有效核电荷成反比，从核电荷和屏蔽常数也推算出了一套离子半径。
周期表中各元素离子半径有如下一些变化规律：
（1）阳离子的半径比该元素的原子半径小，阴离子半径比相应的原子半径大；
（2）同种元素的原子形成不同价态的离子时，阳离子的价态越高，离子半径越小，阴离子的价态越高，离子半径越大。
（3）同一周期的主族元素，从左至右，电子构型相同时，阳离子的电荷数越多，离子半径越小，如 > > ；阴离子的电荷数越多，离子半径就越大，如 > >
。
（4）同一主族元素的原子，从上到下，具有相同外层电子构型、相同电荷的离子，半径依次增大，如 < < ， < < < 。
（5）周期表中处于相邻族元素的原子，左上方和右下方斜对角线上的正离子半径相近，例如Li+(60pm)与Mg2+(65pm)、Na+(95pm)与Ca2+(99pm)、Sc3+(81pm)与Zr4+(80pm)的离子半径都很相近。
过渡元素由于往往可以形成多种价态的离子，不同元素的离子半径一般不做比较，但其基本规律与主族元素是一致的。
3.1.2.3离子的电子构型
除了离子半径和离子的电荷外，离子的电子构型也要影响离子化合物的性质。离子的电子构型是指影响离子性质的最外层和次外层电子的填充方式。对简单阴离子来说，原子在获得电子后，往往都形成最外层为8电子的稳定结构，如F-、Cl-、S2-、O2-等。对于简单阳离子，常形成以下几种电子构型：
（1）2电子构型。最外层为1s2结构。如Li+、Be2+。
（2）8电子构型。最外层为ns2np6结构。 IA、 IIA的离子和
IIIA的+3价离子常形成这种稀有气体的稳定结构。如Na+、Mg2+、Al3+等。
（3）18电子构型。最外层为ns2np6nd10结构。 IB、 IIB的元素常可形成这种较稳定的电子构型，如Zn2+、Cu+、Ag+等。
（4）18+2电子构型，最外层为2个电子，次外层为18个电子的ns2np6nd10（n+1)s2结构。 IIIA、 IVA、 VA和
VIA的元素原子失去P电子后可以形成这种电子构型，如Sn2+、Pb2+、Bi3+等。
（5）9～17电子构型，也叫不规则或不饱和电子构型，即最外层为9～17个电子的ns2np6nd1～9构型。过渡金属元素容易形成这种电子构型，如Fe2+、Ni2+、Cu2+、Cr3+等。
在离子的半径相近、电荷相同时，不同电子构型的阳离子对同一阴离子的作用力大小是不同的，其顺序为：
8电子构型 < 9～17电子构型 < 18和18+2电子构型
例如NaCl和CuCl,阴离子相同，阳离子的半径大小差不多，r(Na+)=95pm,r(Cu+)=96pm,但Na+为8电子构型，Cu+为18电子构型，这就导致了两者性质的显著差异，NaCl易溶于水，而CuCl难溶于水。
综合以上讨论，影响离子键强弱的因素是离子半径、离子的电荷及离子的电子构型。离子半径越小，电荷越大，外层电子数越多，离子间结合力越强，离子键越强,离子化合物越稳定。在离子晶体中，离子键的强弱还常用晶格能U来表示，晶格能是指气态阳离子和气态阴离子结合成1mol离子晶体时所放出的能量，取值为负；或者是1mol离子晶体离解为自由的气态阴阳离子时所吸收的能量，取值为正。两个过程的能量数值相同，符号相反，一般晶格能U以正值来表示，单位为kJ·mol-1。晶格能的数值越大，说明形成晶体时放出的能量越多，离子键越牢固，形成的离子晶体越稳定。晶格能可以根据热力学数据由玻恩～哈伯（Born～Haber)循环计算得到，也可以根据阴阳离子的库仑作用力从理论上计算得到。
3.2 共价键与分子结构
离子键理论较好的说明了离子型化合物的形成和特点，但共价型的化合物是物质世界中更多、存在更为广泛的一类物质，这类物质分子的形成和性质必须用共价键理论加以解释。
早在1916年，美国化学家路易斯（G.N.Lewis)为了解释非金属单质分子能稳定存在的原因，考察了各种分子及稀有气体的电子结构，在此基础上，假设电子有成对的倾向，提出了元素原子通过共用电子对达到稀有气体稳定结构而形成分子的八偶规则。这种两个原子通过共用电子对的形式相互结合形成的化学键就称为共价键。路易斯的经典共价键理论能够说明一些分子的形成，如H2、O2等，但更多的分子不遵循八偶规则，它对共价键的本质也不能加以说明。随着量子力学的发展，1927年，德国的化学家海特勒（W.Heitler)和伦敦(F.London)将量子力学用于处理H2分子的结构，才阐明了共价键的本质。后来，鲍林（L.Pauling)等人发展了这一成果，建立了现代价键理论（Valence
Bond Theory，简称VB法)，较好的说明了共价型分子的形成和结构。

Answer 2

F=k*Q1*Q2/r
其中k为常数
Q1,Q2分别为电荷电量
r为电荷间距离
所以F不但和电量成正比，还和距离成反比。距离越大作用力越小。
回答者：pyuan1 - 助理 二级 3-10 10:09

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恩，与距离也有关系，这么简单的公式也看不懂吗？ 晕倒
回答者：tanzhen613 - 秀才 二级 3-10 11:13

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是与距离的平方成反比吧
回答者：huangfuy - 秀才 二级 3-10 11:20

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二楼的回答完全正确

F=k*Q1*Q2/r
其中k为常数
Q1,Q2分别为电荷电量
r为电荷间距离
所以F不但和电量成正比，还和距离成反比。距离越大作用力越小。

Answer 3

F=k*Q1*Q2/r
其中k为常数
Q1,Q2分别为电荷电量
r为电荷间距离
所以F不但和电量成正比，还和距离成反比。距离越大作用力越小。

Answer 4

F=k*Q1*Q2/r
其中k为常数
Q1,Q2分别为电荷电量
r为电荷间距离
所以F不但和电量成正比，还和距离成反比。距离越大作用力越小。

Answer 5

F=k*Q1*Q2/r*r
(其中k为常数
Q1,Q2分别为电荷电量
r为电荷间距离 )
所以F与距离的平方成反比