化學鍵與分子形狀
法揚斯規則
/ FAY-yahnz /
我們說 NaCl 是離子化合物,CCl4 是共價化合物,但一種化合物到底有多離子?法揚斯規則是上世紀 20 年代提出的一組速判準則,用來判斷一個名義上的離子化合物帶有多少共價性。其核心想法是:一個正離子可以扭曲相鄰負離子的電子雲,把它的部分電子拉向兩者之間的空間——而共享電子就意味著共價性。
規則指出,下列情況會增強共價性:陽離子小而電荷高(吸引力強而集中,極化力大);陰離子大而電荷高(外層電子鬆散、容易被扭曲,可極化度大);陽離子不具有稀有氣體電子組態(像 Ag+ 或 Cu+ 這樣的 d10 陽離子對核的屏蔽較差,因此比相同大小和電荷的 s 區陽離子極化能力更強)。一句話:小、高電荷、非稀有氣體組態的陽離子,加上大而軟的陰離子,就意味著更共價、更不離子的成鍵。
這些規則巧妙地解釋了純離子觀點會搞錯的趨勢:為什麼 AgCl 儘管和 NaCl 同為 1+/1- 鹽,卻溶解度低得多、共價性強得多;為什麼 AlCl3 以共價分子的形式升華,而 NaCl 是巨大的離子晶格;為什麼鋰和鈹的化合物在 s 區中反常地偏共價。它們是定性的經驗法則,而不是一種計算,但抓住了與更一般的離子極化概念相同的物理本質。
在 AlF3、AlCl3、AlBr3、AlI3 這一系列中,陽離子 Al3+ 不變,而陰離子越來越軟;碘離子最易極化,所以 AlI3 共價性最強、熔點最低,而 AlF3 最離子。法揚斯規則正好預測出這個順序。
相同陽離子、越來越易極化的陰離子:沿鹵素系列向下,共價性逐漸增強。
法揚斯規則是定性趨勢,而非對某個數值的預測;它們告訴你共價性的變化方向,而不是確切數值,並且與軟硬酸鹼理論密切相關。
又稱
另見