第十章化学键与分子结构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,形成条件：原子电负性相差较大，一般大于2.0。,第十章 化学键与分子结构,离子键,化学键,共价键,金属键,10.1 离子键,一 离子键的形成,离子键是由原子得失电子后，生成的正负离子之间靠,静电引力,而形成的化学键。,特征：没有方向性和饱和性。,例：,nNa(3,s,1,)nNa,+,(2,s,2,2,p,6,),nCl(3,s,2,3,p,5,)nCl,-,(3,s,2,3,p,6,),-,ne,+,ne,nNa,+,Cl,-,静电引力,变化规律：,(1),任何元素正离子半径比其原子半径小；负离子半径比其原子半径大。如,Ca,2+,S,离子化合物中，每个正、负离子周围排列的相反电荷离子的数目都是固定的。如：,CsCl,离子化合物,二 离子的特征,1 离子半径：,d=r,+,+r,-,（x-,射线衍射法）,同主族，上下，电荷数相同的离子半径依次增大。,如：,Li,+,Na,+,K,+,Rb,+,Mg,2+,Al,3+,N,3-,O,2-,F,-,(4)同元素不同价态的正离子，电荷数越多半径越小；同元,素形成不同价态的负离子，电荷数越多半径越大。,如：,Fe,3+,Fe,2+,O,-,O,2-,(5)同一电子结构正，负离子，负离子半径比正离子半径大。,如:,Na,+,F,-,(6)每个元素与相邻族左上方和右下方斜对角线上的正离子,半径近似相等。(对角线近似规则),如:,Li,+,(60pm)Mg,2+,(65pm)Na,+,(95pm)Ca,2+,(99pm),离子半径是决定离子键强度的重要因素。离子半径越小，离子间引力越大，离子化合物熔沸点越高。,2 离子电荷,正离子电荷：相应原子(或原子团)失去的电子数。,正离子通常由金属原子形成。,负离子电荷：相应原子(或原子团)得到的电子数。,负离子通常由非金属原子形成。,离子电荷也是影响离子键强度的重要因素。电荷越高，对相反电荷吸引力越强，则形成离子化合物熔沸点越高。,3 离子电子构型,简单负离子(如,Cl,-,O,2-,),一般最外层为8电子稀有气体结构。,电子构型,离子最外层,电子排布,实例,2,8,18,18+2,917,1,s,2,n,s,2,n,p,6,n,s,2,n,p,6,n,d,10,(,n-1),s,2,(n-1),p,6,(n-1),d,10,n,s,2,n,s,2,n,p,6,n,d,19,Li,+,Be,2+,Na,+,F,-,Cu,+,(3,s,2,3,p,6,3,d,10,),Pb,2+,(,5,s,2,5,p,6,5,d,10,6,s,2,),Fe,2+,(,3,s,2,3,p,6,3,d,6,),简单正离子：,三 离子晶体,离子晶体：正、负离子通过,离子键,结合而成的晶体。,离子晶体特性,离子晶体具有较高熔、沸点和硬度；但较脆，延展性较差；在熔融和水溶液中具有良好的导电性，固态几乎不导电。,共价键：,原子间电子云密度大的区域对两核的吸引所,形成的化学键。,形成条件：键合双方各提供自旋相反的未成对电子(电子配对).,键合双方原子轨道应尽可能最大程度重叠。,1 价键理论基本要点,(1),两原子接近时，自旋相反的单电子可配对形成共价键。,(2),原子轨道重叠部分越大，两核间电子概率密度越大，,所形成共价键越牢固，分子越稳定。,(3)电子配对放出的能量越多，形成的化学键越稳定。,3 共价键类型,按原子轨道重叠方式不同，可分为,键和,键两种类型。,2 共价键特征,(1),方向性,：共价键的形成在可能范围内一定是采取电子云密度最大方向重叠。,形成共价键时，除,s,与,s,轨道在任何方向上能达到最大程度重叠外，,p,、,d,、,f,轨道只有沿一定方向才能达到最大程度重叠。,例如：,饱和性,：一个原子有多少个未成对电子，它就能形成,多少个共价键。即一个原子所形成共价键的数目不是任意,的，一般受单电子数目的制约。,键,：沿键轴方向，原子轨道以“头碰头”方式发生轨道重叠，轨道重叠部分是沿键轴呈圆柱形分布的。,键,：原子轨道以“肩并肩”方式发生轨道重叠，轨,道重叠部分通过一个键轴平面具有镜面反对称性。,例如：,N,2,的形成,N 1,s,2,2,s,2,2,p,x,1,2,p,y,1,2,p,z,1,配位键,：由一个原子提供电子对为两个原子共用而形成的共价键称为共价配键或配位键。形成配位键的条件：,一个原子其价电子层有未共用电子对(称为孤电子对)。,另一个原子其价电子层有空轨道。,稳定性：键O,2,-,O,2,2-,结论：,对于同种原子形成的共价键，键级越大，键能就越大，键长就越短。,10.3 键的极性与分子的极性,一 键的极性,共价键,非极性键 电荷分布对称 如,H,2,、N,2,、Cl,2。,极性键 电荷分布不对称 如,HCl、HF。,共价键极性大小可以用键矩,来衡量，其定义式为：,=,q,d,q,：,正、负两级的电量，,d,：,正、负两级的距离。,a,键矩,是矢量，方向是从正级到负级。,b,键矩,的数量级在10,-30,C,.,m,范围，1,D=3.33,10,-30,C,.,m。,c,成键原子间电负性相差越大，键矩越大，键的极性越大。,分子极性的大小常用偶极矩,来衡量，其定义式为：,=,q,d,q,：,电荷中心上的电量，,d,：,分子中正、负两级之间的距离。,a,偶极矩,是矢量，方向是由正到负。,b,分子的偶极矩=分子中化学键键矩的矢量和。,c,偶极矩越大，分子极性越大；非极性分子的偶极矩为0。,d,对于双原子而言，分子的极性与键的极性是一致的；,对于多原子分子而言，分子的极性不仅与键的极性有关，,还与分子的空间构型有关。,二 分子的极性和偶极矩,分子,非极性分子：分子中正、负电荷中心重合于一点的分子。,极性分子：正、负电荷中心不互相重合的分子。,10.4 分子间的作用力与氢键,一 分子间的作用力,分子间的作用力(范德瓦尔斯力,),取向力：,固有偶极-固有偶极,诱导力：,固有偶极-诱导偶极,色散力：,瞬时偶极-瞬时偶极,分子间范德瓦尔斯力的特点：,a,极性分子与极性分子之间的作用力由取向力、诱导力、色散力组成；极性分子与非极性分子之间的作用力由诱导力、色散力组成；非极性分子之间仅存在色散力。,b,分子间力作用很小。液态、固态下分子间力比较显著；气态时分子间力可以忽略，视其为理想气体。,c,分子间力与化学键不同。分子间作用能约比化学键键能小12个数量级；前者既无饱和性，又无方向性，其主要影响物质的物理性质；后者主要影响物质的化学性质。,d,取向力与温度有关，诱导力，色散力受温度影响不大。,氢键,氢键的形成,：,1 分子中心必须有一个与电负性很大的元素形成强极性共价键的氢原子。,2 电负性大的元素的原子必须有孤对电子，而且半径要小。,氢键通式,：,XH,Y X、Y,代表,F、O、N,等原子。,特点：,1,饱和性,2,方向性,类型：,1 有非对称和对称之分,2 有强弱之分(与元素的电负性有关,),3 有分子内和分子间之分,分子间氢键(使物质的熔、沸点升高),分子内氢键(使物质的熔、沸点降低),10.5 离子的极化,一 离子极化的定义,离子在外电场影响下，正、负电荷中心不重合，产生诱导偶极矩的现象叫,离子的极化,。,二 离子的极化作用,离子使异号离子极化而变形的作用称为,该离子的极化作用,。影响离子极化作用大小的主要因素：,1 正离子半径越小，电荷越多，极化作用越强。,如:,Al,3+,Mg,2+,Na,+,2 负离子半径越小，电荷越多，极化作用越强。,如：,O,2-,F,-,Cl,-,（不要求）,3 电荷和半径相近时，极化作用与电子层构型有关，,离子极化作用随其外层,d,电子数增多而增大。,如：(18+2)、18(917)8电子构型离子,三 离子的变形性,离子受外电场影响发生变形，产生诱导偶极矩的现象叫,离子的变形,，变形性用,极化率,来衡量。,影响离子变形性的主要因素：,1 正离子电荷越少，半径越大，变形性越大。,如：,K,+,Na,+,Li,+,，Na,+,Mg,2+,Al,3+,2 负离子电荷越多，半径越大，变形性越大。,如：,O,2-,F,-,3 电荷和半径相近时，变形性与离子的电子层构型有关，,离子的变形性随其外层,d,电子数增多而增大。,如：(18+2)、18(917)8电子构型离子,四 相互极化作用,附加极化作用：正、负离子间相互极化，导致彼此间的变,形性增大，产生的诱导偶极矩加大，从而进一步加强了它,们的极化能力，这种加强的极化作用称为,附加极化作用,。,一般来说，离子最外层含有的电子数越多，附加极化作用越大。,五 离子极化对化合物性质的影响,1 化合物熔点降低。,2 化合物溶解度降低。,3 化合物稳定性下降。,4 化合物颜色加深。,六 化学键的离子性,键的离子性百分数大小由成键两原子电负性差值(,X,p,),决定，两元素电负性差越大，它们之间键的离子性越大。,判断标准：,X,p,1.7,主要为离子键 该物质离子化合物。,X,p1.7,X,p1.7,金属原子间,F,O,N,与,H,任何分子间,方向性,无,有,无,有,无,饱和性,无,有,无,有,无,极性,大,有或无,有或无,有,力的强度,强,强,强,较弱,弱,影响主,要性质,物理性质,化学性质,化学性质,(物理性质）,物理性质,化学性质,物理性质,(化学性质）,物理性质,一,二 现代共价键理论,价键理论的基本要点，以及共价键的特征和类型。,杂化轨道理论的基本要点，以及杂化轨道的类型。,3 分子轨道理论的基本要点，分子轨道的类型，以及,O,2,、F,2,和,N,2,分子轨道电子排布式的写法（不要求）。,配套教学用书无机化学习题集中,第十章练习,一、简答题;,二、论述题,