碱金属卤化物是一类
无机化合物,其通式为MX或MXn,其中M为碱金属,X为
卤族元素。这类化合物中,
氯化钠作为食盐的主要成分,是最重要的化合物之一。碱金属卤化物
晶体中的F心是一个
阴离子空位俘获一个
电子构成的电中性缺陷,F心电子是在周围离子共同构成的势场作用下被束缚在离子空位处的。
1998年,Nobel化学奖授予提出
密度泛函理论的Walter Kohn及
计算化学的John Pople,这标志着化学不再仅是实验科学,实验与理论同为化学的两大支柱。
徐光宪院士在“
结构化学”上撰文
中将“
分子结构及其和性能的定量关系”列为21世纪化学的“四个世纪难题”之一,成为结构化学乃至整个化学的主要研究内容之一。根据
化学的一条基本规律“结构决定性能,性能反映结构”,结构与其性能之间必然存在密切的相关关系。目前多是定性地描述这种关系,未能予以定量推断。为此,化学家们进行了不懈地探索,提出了多种分子结构的数值
表征方法,其中拓扑指数法最为简便有效。本文便是根据分子
拓扑学理论,建构
原子特征连接性指数(mF),其1阶指数(1F)不仅对
无机化合物分子的结构实现唯一性表征,而且与碱金属卤化物的F心能带[E(F)]、
晶格能(U)、标准(Smθ)等性能呈现良好的定量关系。
1. 在
碱金属相同情况下,M-X键的离子性按F、Cl、Br、I顺序依次下降,相应的1F是减小的;
2. 在
卤族元素相同情况下,随Li、Na、K、Rb、Cs的
电负性下降,1F随之减小。此递变趋势与E(F)的递变规律是吻合的;
3. 影响E(F)的因素还有成键原子的质量(m,应为M与X原子的质量之和)。m越大,相应的
原子半径越大(电负性越小),其键长R越大,导致E(F)越低。
大多数碱金属卤化物为
立方晶系晶体,金属和卤素有着
八面体配位几何结构,每个离子的
配位数为6。
氯化铯、
溴化铯和
碘化铯为体心立方晶体,对于较大的金属
阳离子(与
卤族元素阴离子),其配位数为8。碱金属卤化物为白色粉末或无色晶体,在高温下熔化得到无色的液体。它们的高
熔点反映了它们的高晶格能。在更高的温度下,这些液体蒸发,产生由
双原子分子组成的气体。除了
碱金属氟化物(
氟化锂微溶于水)及
氯化锂水溶液呈弱碱性外,其它碱金属卤化物水溶性呈中性。这些化合物可以溶于
极性溶剂,得到高度
溶剂化的阴离子与阳离子的溶液。碱金属卤化物熔融时可以溶解相应的碱金属,其中在熔点可以完全
混溶。