第四章化学键与分子结构

1、12-3 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 p159 1940 年年 Sidgwick 提出价层电子对互斥理论提出价层电子对互斥理论(VSEPR法），用以判法），用以判断分子的几何构型。断分子的几何构型。 要点：要点： AXm型分子的几何构型取决于中心型分子的几何构型取决于中心 A 的价层中电子对的彼此排斥作的价层中电子对的彼此排斥作用。分子的构型总是采取用。分子的构型总是采取电子对排斥力最小电子对排斥力最小的结构；的结构； AXm型分子的几何构型取决于中心型分子的几何构型取决于中心 A 的的价层电子对的数目和类型；价层电子对的数目和类型； 通常采取通常采取对称对称结构。结构。22. 推断

2、分子空间构型的原则推断分子空间构型的原则 p160 夹角越小，排斥力越大夹角越小，排斥力越大 孤对电子孤对电子-孤对电子孤对电子的排斥力的排斥力 孤对电子孤对电子-成键电子对成键电子对的排斥力的排斥力 成键成键 - 成键成键电子对电子对的排斥力的排斥力 在包括有多重键的分子中，多重键作单键处理，多重键对成键电子对的排斥在包括有多重键的分子中，多重键作单键处理，多重键对成键电子对的排斥力大小次序为力大小次序为: 叁键叁键 双键双键 单键单键 中心原子相同时，配体电负性越大，中心原子相同时，配体电负性越大，键角越小键角越小 (由于对成键电子对吸引力较大，使共用电子对偏离中心原子较远，占据空间角度较

3、小) NF3和和 NH3 SCl2 和和 SF2 配位原子相同时，中心原子电负性越大，配位原子相同时，中心原子电负性越大，键角越大键角越大 NH3 PH3 H2O H2S33. 推断分子或离子空间构型的步骤推断分子或离子空间构型的步骤 p161-164(1) 确定中心原子价层电子对数确定中心原子价层电子对数 价层电子对数价层电子对数 = (中心原子价电子数中心原子价电子数 + 配位原子提供的电子数配位原子提供的电子数 离子电荷代数值离子电荷代数值) / 2 H和卤素原子各提供一个价电子；和卤素原子各提供一个价电子；O和和S提供的电子数为提供的电子数为 0 。 卤素作为中心原子时，提供的价电子数

4、为卤素作为中心原子时，提供的价电子数为7。 O、S作为中心原子时，提供的价电子数为作为中心原子时，提供的价电子数为6。4例：例： 价电子数价电子数 N 价电子对数价电子对数 NH4+ N = 5+41= 8 CCl4 N = 8 NO2 N = 5 ICl2- N = 10 OCl2 N = 8 PO43- N = 5+3 = 84442.5545(2) 根据中心原子价层电子对数，找到相应电子对的排布，要求根据中心原子价层电子对数，找到相应电子对的排布，要求这种这种排布方式排布方式可使电子对之间的排斥力最小。可使电子对之间的排斥力最小。 (p162, 图图4-23）价电子对数：价电子对数： 2

5、 3 4 5 6 电子对排布：电子对排布： 直线直线 平面三角平面三角 四面体四面体 三角双锥三角双锥 八面体八面体中心原子杂化：中心原子杂化： sp sp2 sp3, dsp2 sp3d sp3d2(3) 配位原子按相应的几何构型排布在中心原子周围，每配位原子按相应的几何构型排布在中心原子周围，每 1 对电对电子连结子连结 1 个配位原子，剩下未结合的电子便是个配位原子，剩下未结合的电子便是孤对电子孤对电子，孤对电，孤对电子的位置会影响子的位置会影响分子的空间构型分子的空间构型。(4) 画出结构图画出结构图(5) 确定排斥力最小的稳定结构。确定排斥力最小的稳定结构。 请大家练习请大家练习:

6、H2O，NH3 等。等。6价价电电子子对对数数是是 4 举例：举例：p162-1637 孤对电子优先孤对电子优先代替平伏位置上代替平伏位置上的原子和键对电的原子和键对电子（见后说明）子（见后说明）价价电电子子对对数数 是是5价价电电子子对对数数 = 48自上而下，数目自上而下，数目 越小越好越小越好9 第二对孤对电子优第二对孤对电子优先代替第一对孤对电先代替第一对孤对电子反位的原子和键对子反位的原子和键对电子（同上理）电子（同上理）价价电电子子对对数数 = 6价价电电子子对对数数 是是6X10 2-4 分子轨道理论分子轨道理论 p166-179 问题：问题： B2 、O2 的磁性（顺磁性）？的

7、磁性（顺磁性）？ H2+可以稳定存在？可以稳定存在？ 1932年，年，R. S. Mu lliken F. Hund1. 理论要点：理论要点：分子中电子在整个分子范围内运动。分子中电子的运动状态称为分子中电子在整个分子范围内运动。分子中电子的运动状态称为分子分子轨道轨道。分子轨道是。分子轨道是由原子轨道由原子轨道线性组合线性组合而成的而成的 (见课本见课本p167)。(2) 分子轨道数目与组成的原子轨道分子轨道数目与组成的原子轨道数目相等数目相等。(3) 分子总能量为电子所具有分子总能量为电子所具有能量之和能量之和。原子按一定空间位置排列后，原子按一定空间位置排列后，电子逐个填入电子逐个填入，

8、构成整个分子。，构成整个分子。(5) 电子在分子轨道中的电子在分子轨道中的排布遵守三原则排布遵守三原则。(6) 原子轨道线性组合原子轨道线性组合应符合三原则应符合三原则。分子轨道有分子轨道有 轨道和轨道和 轨道轨道。112. 分子轨道是不同原子轨道的线性组合分子轨道是不同原子轨道的线性组合 p167-172(1) s-s重叠：重叠：形成一个成键轨道形成一个成键轨道 s-s，一个反键轨道，一个反键轨道 s-s* ，见下页图，见下页图(2) s-p重叠：重叠：形成一个成键轨道形成一个成键轨道 s-p，一个反键轨道，一个反键轨道 s-p* ，见下页图，见下页图成键分子轨道成键分子轨道：电子云在核间分

9、布密集，对两核的吸引能够抵消两核电子云在核间分布密集，对两核的吸引能够抵消两核间的斥力，能使原子之间发生键合。间的斥力，能使原子之间发生键合。原子轨道波函数符号相同。原子轨道波函数符号相同。反键分子轨道反键分子轨道：电子云偏向两核外侧，核间稀疏，不能抵消两核的斥电子云偏向两核外侧，核间稀疏，不能抵消两核的斥力，体系能量较高。力，体系能量较高。原子轨道波函数符号相反。原子轨道波函数符号相反。12s-s重叠重叠s-p重叠重叠p168-16913p-p 肩并肩重叠形成肩并肩重叠形成 轨道轨道: p-p , p-p*p-p 头碰头重叠形成头碰头重叠形成 轨道轨道: p-p, p-p* p-p 重叠：重

10、叠：p169-17014p-d 肩并肩重叠形成肩并肩重叠形成 轨道轨道: p-d , p-d*d-d 肩并肩重叠形成肩并肩重叠形成 轨道轨道: d-d , d-d*(4) p-d 重叠：重叠： d-d 重叠：重叠：p170-17115p173-174Li2，Be2，B2，C2，N2 的的分子轨道分子轨道O2，F2，Ne2 的的分子轨道分子轨道遵循：遵循：能量近似能量近似、最大重叠最大重叠、 对称性匹配原则对称性匹配原则。p171-172 肩肩形形成成 轨轨道道 d-d , d-d*第二周期第二周期同核双原子同核双原子 分子的分子轨道分子的分子轨道E思考：为什么会有二套轨道思考：为什么会有二套轨

11、道? ? (书书 p173-174 ) 16 第二周期，同核双原子分子的分子轨道能级图第二周期，同核双原子分子的分子轨道能级图p17517 第二周期，同核双原子分子的分子轨道第二周期，同核双原子分子的分子轨道 Li2，Be2，B2，C2，N2 分子轨道排布顺序：分子轨道排布顺序：)()()()()(px2pz2py2px2pz2py2s2s2s1s1 )()()()()(px2pz2py2pz2py2px2s2s2s1s1 O2，F2，Ne2 的分子轨道排布顺序：的分子轨道排布顺序：p174-17518 键键的强度的强度：键级键级 =（成键电子数（成键电子数 反键电子数）反键电子数）/ 2 磁

12、矩：磁矩： = n(n+2)1/2 0 (其中其中 0称为波尔磁子，称为波尔磁子，n为单电子的数目为单电子的数目) Li2 6e: 其中对成键有贡献的是：一个其中对成键有贡献的是：一个 键，键级为键，键级为 1 Be2 8e: 键级为键级为 0 ，不存在，不存在 Be2 B2 10e： 或或: 键级为键级为1，2个单电子个单电子 键，分子有单电子，有顺磁性。键，分子有单电子，有顺磁性。2s22s12s1)()()( 2s2)(KK 2s22s22s12s1)()()()( 2s22s2)()(KK 1pz21py22s22s22s12s1)()()()( 1pz21py22s22s2)()(K

13、Kp17719 键级为键级为2, 1个个 键键, 2个个3电子电子 键键，顺磁性。，顺磁性。 3电子电子 键键的键能为正常的键能为正常 键键能的一半。键键能的一半。)()()()()()(px21pz21py22pz22py22px22s22s22s12s1 O2+O2O2-O2 2-键级键级2.521.51未成对电子数未成对电子数1210磁性磁性顺磁顺磁顺磁顺磁顺磁顺磁反磁反磁磁矩？磁矩？练习：练习： O2，O2+，O2-，O22- 的分子轨道电子排布式如何的分子轨道电子排布式如何? 键级键级?稳定性稳定性?磁性磁性? 磁矩磁矩?键长大小的顺序？键长大小的顺序？ O2 16e:键键级级2,

14、1个个 键键p17820 N2 14e:2px22pz22py22s22s22s12s1)()()()()( 2px22pz22py22s22s2)()()(KK 问题：问题：N2+ 分子轨道电子排布式如何分子轨道电子排布式如何? 比较比较N2+ 、N2 的稳定性的稳定性?键级为键级为 3二个二个 键键一个一个 键键逆磁性逆磁性.21)()()()()()(px22pz22py22pz22py22px22s22s22s12s1 )()()()(KKpx22pz22py22pz22py22px22s22s2 F2 18e:键级为键级为 1，1 个个 键，键，逆磁性。逆磁性。2px22pz22py

15、22pz22py22px22s22s2)()()()(KK Ne2 20e:键级为键级为 0，氖以单原子分子存在。，氖以单原子分子存在。223. 分子轨道理论的应用分子轨道理论的应用(1) H2分子的形成分子的形成 电子排布：电子排布：( 1s) 2，体系能量下降，体系能量下降2 E1H2+：( 1s)1 H2电离出一个电子得到电离出一个电子得到H2+， 体系能量下降体系能量下降 E1，可以稳定存在。，可以稳定存在。He2：( 1s)2( 1s*)2 稳定化能相抵消，不能有效成键。稳定化能相抵消，不能有效成键。 He2分子不会存在。分子不会存在。 He2+存在于氦放电管中，形成三电子存在于氦放

16、电管中，形成三电子 键。键。p176-17823(4) 第二周期第二周期异核异核双原子分子双原子分子 的分子轨道能级图的分子轨道能级图 问题：问题： 写出写出NO、NO+ 、 NO 的分子轨道电子排布式？的分子轨道电子排布式？ 并比较它们的磁性？键级？键长？稳定性？并比较它们的磁性？键级？键长？稳定性？CO：14e( 1s)2( *1s)2( 2s)2( *2s)2 ( 2px)2 三重键p179互为等电子体互为等电子体：原子原子数目相同，电子数也相同。数目相同，电子数也相同。( 2py)2( 2pz)2 *2s 2s 2py 2pz 2px *2px *2py *2pz2px22pz22py

17、22s22s22s12s1)()()()()( N2 ：14e 24 v 例如：例如：CO2 、N2O、N3、NO2+ 中心原子以中心原子以 键键与配原子相连，整个分子或离子中还有与配原子相连，整个分子或离子中还有2个个 34 键。键。电子总数电子总数22ev BO33、CO32、NO3 均为平面三角形构型；均为平面三角形构型； ClO4、SO42、PO43、SiO42 均为四面体结构。均为四面体结构。v Xe 和和 I，XeF2 和和 IF2，XeF4 和和IF4 为等电子体，具有相同的为等电子体，具有相同的构型。构型。 等电子体等电子体一般结构相似，性质也有一定相似性一般结构相似，性质也有

18、一定相似性：25分子轨道分子轨道思考思考: HF 的分子轨道电子排的分子轨道电子排布式？布式？ 键级？磁性？键级？磁性？HF: 1 2 2 2 3 2 1 4 4 0 键级键级 = 1, 1个个 键，键，逆磁性分子逆磁性分子.HF FH0磁磁1 2 3 1 4 非键非键轨道轨道非键非键轨道轨道成键成键轨道轨道非键非键轨道轨道反键反键轨道轨道26 共价键理论小结：共价键理论小结： 价键理论价键理论(VB)简明扼要简明扼要.但不能解释分但不能解释分子的几何构型子的几何构型,不能解释分子不能解释分子的磁性的磁性.杂化轨道理论杂化轨道理论(HO)可以解释分子可以解释分子的几何构型的几何构型.但缺乏预见

19、性但缺乏预见性.价电子对互斥价电子对互斥理论理论(VSEPR)可以预言分子可以预言分子的几何构型的几何构型.但不能说明成但不能说明成键原理及键的键原理及键的强度强度.分子轨道理论分子轨道理论(MO)可以说明分子的成可以说明分子的成键情况键情况, 键的强弱键的强弱和分子的磁性和分子的磁性.但不能解决构型问但不能解决构型问题题.优优缺缺点点272-5 共价共价键参数及分子的性质键参数及分子的性质 （自学）（自学） p180-1851. 键参数键参数(1) 键能：键能： 在在101.3kPa下，下，298K时，将时，将1mol理想气体分子理想气体分子AB拆开为理想气态下拆开为理想气态下的的A、B原子

20、的过程的焓变，称为原子的过程的焓变，称为AB的键能。用的键能。用EA-B表示。表示。 例：例： NH3 (g) = NH2 (g) + H (g) D1 = 427kJmol-1 NH2 (g) = NH (g) + H (g) D2 = 375kJmol-1 NH (g) = N (g) + H (g) D3 = 356kJmol-1 则：则：EN-H = 1/3 (D1+D2+D3) = 1158/3 = 386 kJmol-1(2) 键长：键长：分子中两个键合原子核间的平均距离。分子中两个键合原子核间的平均距离。(3) 键角：键角：分子中键与键之间的夹角。分子中键与键之间的夹角。(4)

21、键的极性：键的极性：不同原子间形成的共价键，由于原子电负性的不同，原子不同原子间形成的共价键，由于原子电负性的不同，原子的正负电荷重心不再重合，形成的正负电荷重心不再重合，形成极性共价键极性共价键。(5) 键级：键级：价键理论中形成价键理论中形成共价键的数目共价键的数目。 键级键级 =（成键电子数（成键电子数 反键电子数）反键电子数）/ 2 2. 分子晶体和原子晶体分子晶体和原子晶体 p186-187（1）分子晶体）分子晶体共价型共价型非金属单质和化合物分非金属单质和化合物分子（卤素、氢、卤化氢、水、子（卤素、氢、卤化氢、水、氨、二氧化碳等）氨、二氧化碳等）特点：特点：晶格的晶格的质点是分子质

22、点是分子；质点间的；质点间的作用力是分子与分子之间的作作用力是分子与分子之间的作用力。用力。性质：性质：熔点、沸点较低，硬度较小；一般不导电。熔点、沸点较低，硬度较小；一般不导电。二氧化碳分子晶体二氧化碳分子晶体29 （2）原子晶体）原子晶体一些共价型非金属单质一些共价型非金属单质（C、Si 等）和化合物分等）和化合物分子（子（SiC、SiO2、BN等）等）特点：特点：晶格的晶格的质点是原子质点是原子；原子间是；原子间是通过共价键相互结合在一起的。通过共价键相互结合在一起的。性质：性质：熔点、沸点较高，硬度较大；一般不导电。熔点、沸点较高，硬度较大；一般不导电。硅、碳化硅等具有半导体的性质。硅

23、、碳化硅等具有半导体的性质。30 4-3 金属键理论金属键理论 （自学）（自学） 金属键的改性共价理论金属键的改性共价理论 (自由电子理论 )v要点：要点： 金属键金属键是由共用的、能够自由流动的自由电子把许多是由共用的、能够自由流动的自由电子把许多原子原子(或离子或离子)粘合在一起形成的。粘合在一起形成的。 p188-19531自由电子自由电子+金属离子金属离子金属原子金属原子位错位错+ + + + + + +v 特点：特点： 较大密度、有金属光泽、良好的导电性、导热性和较大密度、有金属光泽、良好的导电性、导热性和机械加工性等。机械加工性等。 如，金属如，金属紧密堆积结构在外力作用下产生紧密

24、堆积结构在外力作用下产生位错：位错：p188322. 金属键的能带理论金属键的能带理论v 要点：要点：金属晶体中所有的价电子认为是属于整个金属原子晶格，金属晶体中所有的价电子认为是属于整个金属原子晶格，所有所有电子是离域的。电子是离域的。(2) 分子轨道数目与形成分子轨道的原子分子轨道数目与形成分子轨道的原子轨道数目守恒。轨道数目守恒。(3) 分子轨道间能量差很小，能量基本是分子轨道间能量差很小，能量基本是连续的连续的，称为，称为能带。 满带满带 空带空带 导带导带 禁带禁带 能带属于整个分子属于整个分子，每个能带可以包括许多相近的能级。，每个能带可以包括许多相近的能级。 p189-19333

25、v 金属能带金属能带 ( Energy Band）v 分子轨道所形成的能带分子轨道所形成的能带可看成是紧密堆积的金属原子的可看成是紧密堆积的金属原子的 电子能级发生的重叠。电子能级发生的重叠。p190-191如：如：Lin34v 满带、导带和空带满带、导带和空带满带：满带：由充满电子的原子轨道能级所形成的低能量能带由充满电子的原子轨道能级所形成的低能量能带 （如：（如：Li 的的1s能带）能带）导带：导带：由末充满电子的能级所形成的高能量能带由末充满电子的能级所形成的高能量能带 （如：（如：Li 的的2s能带）能带）禁带：禁带：满带顶和导带底之间的能量间隔满带顶和导带底之间的能量间隔 （如：（

26、如：Li 的的1s与与2s之间的间隔）之间的间隔）p190-19135v 能带重叠能带重叠 3n 个个 2pn 个个 2s相邻近的能带，有时可以重叠，相邻近的能带，有时可以重叠， 即能量范围有交叉。即能量范围有交叉。 如：如：Be 的的 2s 能带和能带和 2p 能带，可以部分重叠能带，可以部分重叠 。p192-193 能带结构中：能带结构中：能量间隙能量间隙(禁带宽度禁带宽度) Eg 大小、电子的充填大小、电子的充填情况，情况，可以决定固体材料是可以决定固体材料是导体、半导体或绝缘体。导体、半导体或绝缘体。3. 金属晶体金属晶体 p194-195 为使电子的能级可以尽可能多的重叠，形成为使电

27、子的能级可以尽可能多的重叠，形成“少电子多中心少电子多中心”键，键，金属在形成晶体时倾向于组成金属在形成晶体时倾向于组成极为紧密的结构。极为紧密的结构。几种常见几种常见的结构形式为：的结构形式为：六方紧密堆积六方紧密堆积 IIIB，IVB面心立方紧密堆积面心立方紧密堆积 IB，Ni，Pd， Pt立方体心堆积立方体心堆积 IA，VB，VIB晶格晶格 结构化学结构化学具体讨论，此处简介如下：具体讨论，此处简介如下：37六方紧堆晶格六方紧堆晶格 面心立方面心立方 紧堆晶格紧堆晶格体心立方晶格体心立方晶格ABCABC每三层一个周期每三层一个周期 ABAB每两层形成一个周期每两层形成一个周期 还有一种空

28、间利用率还有一种空间利用率稍低的堆积方式稍低的堆积方式, 立立方体心堆积方体心堆积: 立方体立方体 8 个顶点上的球互不个顶点上的球互不相切相切, 但均与体心位但均与体心位置上的球相切置上的球相切. 配位配位数数 8, 空间利用率为空间利用率为 68.02%. 如：金属钾。如：金属钾。Example需要讨论三种金属结构的固体需要讨论三种金属结构的固体体积占有率体积占有率：那么那么, 金属晶体是否金属晶体是否紧密堆积紧密堆积呢呢? 体心立方结构体心立方结构棱边为棱边为a，晶胞含有，晶胞含有2个半径为个半径为r的原子，则紧密度的原子，则紧密度c为：为：%6868. 0433834)(3834233

29、33即，）（所以，因为carararc面心面心立方结构立方结构单元晶格含有单元晶格含有4个原子，则紧密度个原子，则紧密度c为：为：体心立方堆积体心立方堆积p194-195%7474. 02624)(316342333即，所以，因为carararc立方密堆积立方密堆积单元晶格中有单元晶格中有2个原子，即个原子，即Vrc338%74,74. 023,324, 322即所以crhrS立方密堆积立方密堆积p194-19540 4-4 分子间作用力分子间作用力 p195-2011. 极性分子与非极性分子极性分子与非极性分子 如：双原子分子如：双原子分子 HCl 的正负电重心不重合，是极性分子。若正电的正

30、负电重心不重合，是极性分子。若正电(或负电或负电)重心上的电荷的电量为重心上的电荷的电量为 q ，正负电重心之间的距离为，正负电重心之间的距离为 d ( 称偶极矩长称偶极矩长)，则：，则：偶极矩偶极矩= q d (Cm)(1) 永久偶极永久偶极 p196 -198 分子的分子的正电重心正电重心和和负电重心负电重心不重合，则为极性分子：不重合，则为极性分子：极性的大小用极性的大小用固有固有(永久永久)偶极的偶极的偶极矩偶极矩 来度量。来度量。 偶极矩常以德拜偶极矩常以德拜(D)为单位，当为单位，当 q = 1.62 101 9 库仑库仑(电子的电量电子的电量)，d = 1.0 1010 m (1

31、) 时，时，= 4.8 D 。单位换算。单位换算 p196 . _41 (2) 诱导偶极和瞬间偶极诱导偶极和瞬间偶极 p198-199 诱导偶极：诱导偶极： 外电场影响下所产生的偶极。外电场影响下所产生的偶极。瞬间偶极：瞬间偶极： 在某一瞬间，分子的正电荷重心和负电荷重心会在某一瞬间，分子的正电荷重心和负电荷重心会发生不重合现象，这时所产生的偶极。发生不重合现象，这时所产生的偶极。_ = 0_ 42(3) 分子的极性分子的极性 组成分子的化学键都是非极性共价键，则分子是非极性分子；组成分子的化学键都是非极性共价键，则分子是非极性分子； 组成分子的化学键是极性键组成分子的化学键是极性键, 如果如

32、果: a. 分子构型不完全对称，是极性分子：分子构型不完全对称，是极性分子：NH3、H2O、H2S、CH3Cl b. 分子构型对称，是非极性分子：分子构型对称，是非极性分子：CO2 、CCl4 、CH4 双原子分子，键有极性，分子就有极性。双原子分子，键有极性，分子就有极性。43(4) 分子的磁性分子的磁性 顺磁性物质顺磁性物质: 物质的物质的分子中含有未成对电子分子中含有未成对电子，单电子本身自旋运动所产生的，单电子本身自旋运动所产生的自旋磁矩自旋磁矩和电子绕核运动所产生的和电子绕核运动所产生的轨道磁矩轨道磁矩产生耦合。产生耦合。 逆磁性物质：逆磁性物质：物质的物质的分子中无未成对电子。分子

33、中无未成对电子。 磁性的测定：磁性的测定： 磁天平磁天平 = n(n+2)1/2 B n：未成对电子数；未成对电子数； B：单位，单位，Bohr磁子。磁子。 442. 分子间作用力（范德华力）分子间作用力（范德华力） p199-201(1) 取向力取向力: 指极性分子间的作用力；指极性分子间的作用力；.(2) 诱导力诱导力: 极性分子极性分子 - 非极性分子之间非极性分子之间 极性分子极性分子 - 极性分子之间；极性分子之间；(3) 色散力色散力: 非极性分子非极性分子 - 非极性分子之间非极性分子之间 极性分子极性分子 - 非极性分子之间非极性分子之间 极性分子极性分子 - 极性分子之间。极

34、性分子之间。(4) 范德华力特点范德华力特点: 作用力小，只有几个至几十个作用力小，只有几个至几十个kJmol-1，比化学键小，比化学键小1-2个数量级。个数量级。 静电短程力，静电短程力， 不具有方向性和饱和性。不具有方向性和饱和性。 取向力与温度有关取向力与温度有关; 诱导力、色散力受温度影响不大。诱导力、色散力受温度影响不大。3. 离子极化离子极化 (ionic polarization) p201 分子中原子的核外电子受电场的作用，电子云发生变形，这种现象分子中原子的核外电子受电场的作用，电子云发生变形，这种现象称为极化称为极化. . 非极性分子的正电荷中心和它的负电荷中心重合，当在外

35、非极性分子的正电荷中心和它的负电荷中心重合，当在外加电场的诱导作用影响下，正、负电荷中心会发生相对位移而成为极加电场的诱导作用影响下，正、负电荷中心会发生相对位移而成为极性分子。性分子。 离子本身带有电荷，是一个电场，因此它对周围的其他离子产生离子本身带有电荷，是一个电场，因此它对周围的其他离子产生极化作用极化作用，使其他离子最外层使其他离子最外层电子云发生变形电子云发生变形. . 结果是使正离子和负结果是使正离子和负离子之间产生了额外的吸引力离子之间产生了额外的吸引力. . 通常考虑离子间的相互作用时，通常考虑离子间的相互作用时，一般考虑正离子的极化作用和负离一般考虑正离子的极化作用和负离子

36、的变形性子的变形性. .(1) 极化和变形极化和变形 负离子负离子的半径一般较大，外壳上有较多的电子，易于被正离子诱导，的半径一般较大，外壳上有较多的电子，易于被正离子诱导，变形性大变形性大。 正离子正离子的半径一般较小，的半径一般较小，极化作用大极化作用大。 极化作用的强弱：极化作用的强弱：影响极化作用的强弱因素决定于离子的半径、影响极化作用的强弱因素决定于离子的半径、 电荷和电子构型。电荷和电子构型。离子电荷愈高，半径愈小，极化作用愈强。离子电荷愈高，半径愈小，极化作用愈强。 正离子的电子层结构对极化作用的次序是：正离子的电子层结构对极化作用的次序是： 外层具有外层具有8个电子时，极化能力

37、最小；个电子时，极化能力最小； 外层具有外层具有9-17个电子，即不饱和电子层时，具有较大的极化能力；个电子，即不饱和电子层时，具有较大的极化能力； 外层具有外层具有18，18+2或或2个电子时，极化能力最强。个电子时，极化能力最强。(2) 极化作用和变形性极化作用和变形性 p202-204 变形性的大小：变形性的大小：离子的半径愈大，变形性愈大离子的半径愈大，变形性愈大.变形性也与电子变形性也与电子 构型有关构型有关，外层具有外层具有9-17个电子的离子变形性比稀有气体构型个电子的离子变形性比稀有气体构型 的要大得多。的要大得多。 附加极化作用：附加极化作用：当负离子被正离子极化后，在一定程

38、度上增强了负当负离子被正离子极化后，在一定程度上增强了负离子对正离子的极化作用，结果使正离子变形而被极化，正离子被离子对正离子的极化作用，结果使正离子变形而被极化，正离子被极化后，又增加了它对负离子的极化作用。极化后，又增加了它对负离子的极化作用。 这种加强的极化作用这种加强的极化作用称为附加极化。称为附加极化。47(3) 离子极化的一般规律总结：离子极化的一般规律总结： 正离子半径越小，电荷越多，极化能力越强；正离子半径越小，电荷越多，极化能力越强； 负离子半径越大，电荷越多，越容易被极化，电子云越易变形。负离子半径越大，电荷越多，越容易被极化，电子云越易变形。 离子半径、电荷相同时，离子半

39、径、电荷相同时，18和和18+2构型的离子比构型的离子比8电子构型的离子电子构型的离子容易被极化，即过渡金属离子比主族金属离子容易被极化，相应化合容易被极化，即过渡金属离子比主族金属离子容易被极化，相应化合物的离子性减弱。物的离子性减弱。48(4) 离子变形性的一般规律离子变形性的一般规律总结：总结：A) 18电子层构型和不规则电子层构型的离子，其变形性比稀有气体构电子层构型和不规则电子层构型的离子，其变形性比稀有气体构型离子大得多。型离子大得多。 如：如：Ag+ K+； Hg2+ Ca2+B) 对于结构相同的离子来说，正电荷越高的阳离子变形性越小。对于结构相同的离子来说，正电荷越高的阳离子变

40、形性越小。如：如： O2-F-NeNa+Mg2+Al3+Si4+C) 对于电子层结构相同的离子来说，电子层数越多对于电子层结构相同的离子来说，电子层数越多(或半径越大或半径越大)，变形性越大。如：变形性越大。如： Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+；F- Cl- Br- I- D) 复杂阴离子的变形性通常不大，且复杂阴离子中心原子氧化数越高，复杂阴离子的变形性通常不大，且复杂阴离子中心原子氧化数越高，变形性越小。如：变形性越小。如： ClO4- F- NO3- OH- CN- Cl- Br- I- 49 (5) 相互极化作用相互极化作用A. 18电子层的阳离子容易变形，容易引起相互的附加极化

41、作用电子层的阳离子容易变形，容易引起相互的附加极化作用B. 在周期系的同族中自上而下，在周期系的同族中自上而下，18电子层离子的附加极化作用递增电子层离子的附加极化作用递增C. 在一种含有在一种含有18电子层阳离子的化合物中，阴离子的变形性越大，电子层阳离子的化合物中，阴离子的变形性越大，相互极化作用越强。相互极化作用越强。(6) 离子极化学说在晶体化学中的应用离子极化学说在晶体化学中的应用50 较强的极化作用也会影响离子化合物晶型的转变较强的极化作用也会影响离子化合物晶型的转变Compound AgF AgCl AgBr AgIr+/r- 0.85 0.63 0.57 0.51 Crysta

42、lline type NaCl NaCl NaCl ZnSCoordination number 6:6 6:6 6:6 4:4Compound CuF CuCl CuBr CuIr+/r- 0.72 0.53 0.49 0.44 Crystalline type ZnS ZnS ZnS ZnSCoordination number 4:4 4:4 4:4 4:4p204-205 离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响 p204-205 随着随着离子极化离子极化的增强，离子间的核间距缩短，会引起化学键型的增强，离子间的核间距缩短，会引起化学键型的变化，键的性质可能的变化，键的性质

43、可能从离子键逐步过渡到共价键从离子键逐步过渡到共价键. .即经过一系列即经过一系列中间状态的极化键，最后可转变为极化很小的共价键中间状态的极化键，最后可转变为极化很小的共价键. .离子相互极化的增强离子相互极化的增强键的极性增大键的极性增大理想离子键理想离子键（无极化）（无极化）基本是离子键基本是离子键（轻微极化）（轻微极化）过渡键型过渡键型（较强极化）（较强极化）基本上是共价键基本上是共价键（强烈极化）（强烈极化）52 离子极化作用离子极化作用致使键性质的转变将会影响化合物的性质致使键性质的转变将会影响化合物的性质! !熔点和沸点降低：在在BeCl2，MgCl2，CaCl2化合物中，化合物中

44、，Be2离子半离子半径最小，又是径最小，又是2电子构型，因此电子构型，因此Be2有很大的极化能力，使有很大的极化能力，使Cl发生比发生比较显著的变形，较显著的变形，Be2和和 Cl之间的键有较显著的共价性。因此之间的键有较显著的共价性。因此BeCl2具具有较低的熔、沸点。有较低的熔、沸点。BeCl2、MgCl2、CaCl2的熔点依次为的熔点依次为410、714、782。溶解度降低：离子极化使离子键逐步向共价键过渡，根据相似相溶离子极化使离子键逐步向共价键过渡，根据相似相溶的原理，离子极化的结果必然导致化合物在水中的低。的原理，离子极化的结果必然导致化合物在水中的低。化合物的颜色逐渐加深：一般如

45、果组成化合物的两种离子都无色，一般如果组成化合物的两种离子都无色，则化合物也无色，如则化合物也无色，如NaCl、KNO3；如果其中一种离子无色，则另一种；如果其中一种离子无色，则另一种离子的颜色就是该化合物的颜色，如离子的颜色就是该化合物的颜色，如 K2CrO4 呈黄色。呈黄色。离子极化会使离子极化会使化合物颜色加深，如下页问题。化合物颜色加深，如下页问题。p204-20553用离子极化观点解释用离子极化观点解释. .为什么下列各物质溶解度依次减小，为什么下列各物质溶解度依次减小， 颜色逐渐加深？颜色逐渐加深？ AgF（白色）（白色） AgCl（白色）（白色） AgBr（淡黄色）（淡黄色） A

46、gI（黄色）（黄色）为什么为什么Na2S易溶于水，易溶于水，ZnS难溶于水？难溶于水？QuestionQuestion54 4. 氢键氢键（自学）（自学）（1）氢键的形成氢键的形成OHHOHH形成条件：形成条件：v 与电负性大且与电负性大且 r 小的原子小的原子( F，O，N 等等) 相连的相连的 H ；v 在附近有电负性大，在附近有电负性大，r 小的原子小的原子( F，O，N 等等) 。p205-20755B. 饱和性饱和性X-H 只能与与一个只能与与一个Y 原子形成氢键原子形成氢键C. 氢键强弱与元素电负性有关氢键强弱与元素电负性有关电负性越大，氢键越强电负性越大，氢键越强D. 本性本性有

47、方向的分子间力有方向的分子间力 （2）氢键的特点氢键的特点A. 方向性方向性Y 与与 X-H 形成氢键时，形成氢键时，一般认为一般认为氢键的方向氢键的方向与与X-H 键轴在同一键轴在同一个方向，个方向，即即X-H Y Y 在同一直线。但是，在同一直线。但是，现代结构研究证明，大现代结构研究证明，大部分物质氢键中的部分物质氢键中的 角并不是角并不是180.p208Represent of hydrogen bond HXYRrd56 （3）氢键对于化合物性质的影响氢键对于化合物性质的影响分子间氢键分子间氢键，使分子间产生较强的结合力，化合物的沸点和熔点使分子间产生较强的结合力，化合物的沸点和熔点

48、显著升高；显著升高；分子内氢键分子内氢键，削弱了分子间结合力，削弱了分子间结合力，使化合物熔沸点降低。使化合物熔沸点降低。v 试解释沸点有以下顺序的原因？试解释沸点有以下顺序的原因？ HCl HBr HI 1202pz22pz12pz1激发激发sp2杂化杂化60NO2+: N, 2s2 2p3 2s2 2p2 2s12p3 (sp)1 (sp)1 O 2s2 2px1 34 34O 2s2 2px1 -e2py12py22py12pz12pz12pz2NO2+和和CO2为等电子体，为等电子体，N采取采取sp杂化，键角为杂化，键角为180，2 + 2 34， N-O键级键级= 1 + 2(1/2) = 2,