化学键与分子形状
法扬斯规则
/ FAY-yahnz /
我们说 NaCl 是离子化合物,CCl4 是共价化合物,但一种化合物到底有多离子?法扬斯规则是上世纪 20 年代提出的一组速判准则,用来判断一个名义上的离子化合物带有多少共价性。其核心想法是:一个正离子可以扭曲相邻负离子的电子云,把它的部分电子拉向两者之间的空间——而共享电子就意味着共价性。
规则指出,下列情况会增强共价性:阳离子小而电荷高(吸引力强而集中,极化力大);阴离子大而电荷高(外层电子松散、容易被扭曲,可极化度大);阳离子不具有稀有气体电子构型(像 Ag+ 或 Cu+ 这样的 d10 阳离子对核的屏蔽较差,因此比相同大小和电荷的 s 区阳离子极化能力更强)。一句话:小、高电荷、非稀有气体构型的阳离子,加上大而软的阴离子,就意味着更共价、更不离子的成键。
这些规则巧妙地解释了纯离子观点会搞错的趋势:为什么 AgCl 尽管和 NaCl 同为 1+/1- 盐,却溶解度低得多、共价性强得多;为什么 AlCl3 以共价分子的形式升华,而 NaCl 是巨大的离子晶格;为什么锂和铍的化合物在 s 区中反常地偏共价。它们是定性的经验法则,而不是一种计算,但抓住了与更一般的离子极化概念相同的物理本质。
在 AlF3、AlCl3、AlBr3、AlI3 这一系列中,阳离子 Al3+ 不变,而阴离子越来越软;碘离子最易极化,所以 AlI3 共价性最强、熔点最低,而 AlF3 最离子。法扬斯规则正好预测出这个顺序。
相同阳离子、越来越易极化的阴离子:沿卤素系列向下,共价性逐渐增强。
法扬斯规则是定性趋势,而非对某个数值的预测;它们告诉你共价性的变化方向,而不是确切数值,并且与软硬酸碱理论密切相关。
又称
另见