第十章化学键与分子结构ppt课件

1、构成条件：原子电负性相差较大，普通大于构成条件：原子电负性相差较大，普通大于2.0。 第十章第十章 化学键与分子构造化学键与分子构造 离子键离子键化学键化学键 共价键共价键 金属键金属键10.1 离子键离子键 一一 离子键的构成离子键的构成 离子键是由原子得失电子后，生成的正负离子之间靠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构成的化学键。静电引力而构成的化学键。特征：没有方向性和饱和性。特征：没有方向性和饱和性。例：例：nNa(3s1) nNa+(2s22p6) nCl(3s23p5) nCl-(3s23p6)-ne+nenNa+Cl-F=q+.q-d2静电引力静电引力变化规

2、律：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。如其原子半径大。如Ca2+S 离子化合物中，每个正、负离子周围陈列的相反电荷离离子化合物中，每个正、负离子周围陈列的相反电荷离子的数目都是固定的。如：子的数目都是固定的。如：CsCl离子化合物离子化合物二二 离子的特征离子的特征1 离子半径：离子半径： d = r+ + r- x-射线衍射法射线衍射法.r+r-d同主族，上同主族，上下，电荷数一样的离子半径依次增大。下，电荷数一样的离子半径依次增大。 如：如：Li+Na+K+Rb+Mg2+Al3+ N3-O2-F-(

3、4) 同元素不同价态的正离子，电荷数越多半径越小；同同元素不同价态的正离子，电荷数越多半径越小；同元元 素构成不同价态的负离子，电荷数越多半径越大。素构成不同价态的负离子，电荷数越多半径越大。 如：如：Fe3+Fe2+ O-O2-(5) 同一电子构造正，负离子，负离子半径比正离子半径同一电子构造正，负离子，负离子半径比正离子半径大。如大。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。半径近似相等。(对角线近似规那么对角线近似规那么) 如如: Li+(60pm)Mg2+(65pm) Na+(95pm)Ca

4、2+(99pm) 离子半径是决议离子键强度的重要要素。离子半径越离子半径是决议离子键强度的重要要素。离子半径越小，离子间引力越大小，离子间引力越大 ，离子化合物熔沸点越高。，离子化合物熔沸点越高。 2 离子电荷离子电荷 正离子电荷：相应原子正离子电荷：相应原子(或原子团或原子团)失去的电子数。失去的电子数。 正离子通常由金属原子构成。正离子通常由金属原子构成。 负离子电荷：相应原子负离子电荷：相应原子(或原子团或原子团)得到的电子数。得到的电子数。 负离子通常由非金属原子构成。负离子通常由非金属原子构成。 离子电荷也是影响离子键强度的重要要素。电荷越高，离子电荷也是影响离子键强度的重要要素。电

5、荷越高，对相反电荷吸引力越强，那么构成离子化合物熔沸点越高。对相反电荷吸引力越强，那么构成离子化合物熔沸点越高。3 离子电子构型离子电子构型 简单负离子简单负离子(如如Cl-,O2-)普通最外层为普通最外层为8电子稀有气体构造。电子稀有气体构造。简单正离子：简单正离子： 三三 离子晶体离子晶体 离子晶体：正、负离子经过离子键结合而成离子晶体：正、负离子经过离子键结合而成的晶体。的晶体。 离子晶体特性离子晶体特性 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。差；在熔融和水溶液中具有良好的导电

6、性，固态几乎不导电。10.2 共价键实际共价键实际 经典共价键实际：经典共价键实际：.Hxx+ Cl:.Cl:.H经典共价键实际局限性：经典共价键实际局限性： 1 两个都带负电的原子为何不相互排斥反而相互配对？两个都带负电的原子为何不相互排斥反而相互配对？ 2 有许多化合物中心原子价电子数多于有许多化合物中心原子价电子数多于8个或少于个或少于8个，个，但仍能稳定存在，为什么？但仍能稳定存在，为什么？ 例：例：BF3ClF3B FF:.:x:.x.F:.xCl FF:.:x:.x.F:.x.现代共价键实际现代共价键实际现代价键实际现代价键实际分子轨道实际分子轨道实际价键实际价键实际杂化轨道实际杂

7、化轨道实际例如：例如：H2的构成过程的构成过程R0E00ERH2分子构成过程中能量随核间距的变化分子构成过程中能量随核间距的变化a bab.H2分子的两种形状分子的两种形状 一一 价键实际价键实际(VB)共价键：原子间电子云密度大的区域对两核的吸引所共价键：原子间电子云密度大的区域对两核的吸引所 构成的化学键。构成的化学键。 构成条件：键合双方各提供自旋相反的未成对电子构成条件：键合双方各提供自旋相反的未成对电子(电子配对电子配对). 键合双方原子轨道应尽能够最大程度重叠。键合双方原子轨道应尽能够最大程度重叠。 1 价键实际根本要点价键实际根本要点 (1) 两原子接近时，自旋相反的单电子可配对

8、构成共价键。两原子接近时，自旋相反的单电子可配对构成共价键。 (2) 原子轨道重叠部分越大，两核间电子概率密度越大，原子轨道重叠部分越大，两核间电子概率密度越大， 所构成共价键越结实，分子越稳定。所构成共价键越结实，分子越稳定。 (3) 电子配对放出的能量越多，构成的化学键越稳定。电子配对放出的能量越多，构成的化学键越稳定。3 共价键类型共价键类型 按原子轨道重叠方式不同，可分为按原子轨道重叠方式不同，可分为键和键和 键两种类型。键两种类型。2 共价键特征共价键特征 (1) 方向性：共价键的构成在能够范围内一定是采取电子云方向性：共价键的构成在能够范围内一定是采取电子云密度最大方向重叠。密度最

9、大方向重叠。 构成共价键时，除构成共价键时，除s与与s轨道在任何方向上能到达最大程轨道在任何方向上能到达最大程度重叠外，度重叠外，p、d、f 轨道只需沿一定方向才干到达最大程轨道只需沿一定方向才干到达最大程度重叠。度重叠。HClHHONN例如：例如：饱和性：一个原子有多少个未成对电子，它就能构成饱和性：一个原子有多少个未成对电子，它就能构成多少个共价键。即一个原子所构成共价键的数目不是多少个共价键。即一个原子所构成共价键的数目不是恣意恣意的，普通受单电子数目的制约。的，普通受单电子数目的制约。 键：沿键轴方向，原子轨道以键：沿键轴方向，原子轨道以“头碰头方式发生头碰头方式发生轨道重叠，轨道重叠

10、部分是沿键轴呈圆柱形分布的。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，轨道重叠部分经过一个键轴平面具有镜面反对称性。 例如：例如：N2的构成的构成 N 1s22s22px12py12pz1配位键：由一个原子提供电子对为两个原子共用而构成的配位键：由一个原子提供电子对为两个原子共用而构成的共价键称为共价配键或配位键。共价键称为共价配键或配位键。 构成配位键的条件：构成配位键的条件： 一个原子其价电子层有未共用电子对一个原子其价电子层有未共用电子对(称为孤电子对称为孤电子对)。 另一个原子其价电子层有空轨道。另一个原子其价电子层有空轨道。 稳定性：稳定

11、性： 键键O2- O22- 结论：对于同种原子构成的共价键，键级越大，键能就结论：对于同种原子构成的共价键，键级越大，键能就越大，键长就越短。越大，键长就越短。 10.3 键的极性与分子的极性键的极性与分子的极性一一 键的极性键的极性共价键共价键非极性键非极性键 电荷分布对称电荷分布对称 如如H2、N2、Cl2。极性键极性键 电荷分布不对称电荷分布不对称 如如HCl、HF。 共价键极性大小可以用键矩来衡量，其定义式为： =qd q：正、负两级的电量，d：正、负两级的间隔。 a 键矩是矢量，方向是从正级到负级。 b 键矩的数量级在10-30C.m范围，1D=3.3310-30C.m。 c 成键原

12、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分子极性的大小常用偶极矩来衡量，其定义式为：来衡量，其定义式为： =qd q：电荷中心上的电量，：电荷中心上的电量，d：分子中正、负两级之间的间隔。：分子中正、负两级之间的间隔。 a 偶极矩偶极矩是矢量，方向是由正到负。是矢量，方向是由正到负。 b 分子的偶极矩分子的偶极矩=分子中化学键键矩的矢量和。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；对于双原子而言，分子的极性与键的极性是一致的； 对

13、于多原子分子而言，分子的极性不仅与键的极性有关，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。还与分子的空间构型有关。二二 分子的极性和偶极矩分子的极性和偶极矩 分子分子非极性分子：分子中正、负电荷中心重合于一点的分子。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：极性分子： 正、负电荷中心不相互重合的分子。正、负电荷中心不相互重合的分子。10.4 分子间的作用力与氢键分子间的作用力与氢键一一 分子间的作用力分子间的作用力 分子间的作用力分子间的作用力(范德瓦尔斯力范德瓦尔斯力)取向力：固有偶极取向力：固有偶极-固有偶极固有偶极诱导力：固有偶极诱导力

14、：固有偶极-诱导偶极诱导偶极色散力：瞬时偶极色散力：瞬时偶极-瞬时偶极瞬时偶极分子间范德瓦尔斯力的特点：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、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。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；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。气态时分子间力可以忽略，视其为理想气体

15、。 c 分子间力与化学键不同。分子间作用能约比化学键键分子间力与化学键不同。分子间作用能约比化学键键能小能小12个数量级；前者既无饱和性，又无方向性，其主个数量级；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。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。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 氢键的构成：氢键的构成： 1 分子中心必需有一个与电负性很大的元素构成强极性分子中心必需有一个与电负性很大的元素构成强极性共价键的氢原子。共价键的氢原子。 2 电负性大的元素的原子必需有孤对电子

16、，而且半径要电负性大的元素的原子必需有孤对电子，而且半径要小。小。氢键通式：氢键通式：XHY X、Y代表代表F、O、N等原子。等原子。特点：特点： 1 饱和性饱和性 2 方向性方向性 类型：类型：1 有非对称和对称之分有非对称和对称之分 2 有强弱之分有强弱之分(与元素的电负性有关与元素的电负性有关) 3 有分子内和分子间之分有分子内和分子间之分 分子间氢键分子间氢键(使物质的熔、沸点升高使物质的熔、沸点升高) 分子内氢键分子内氢键(使物质的熔、沸点降低使物质的熔、沸点降低) 10.5 离子的极化离子的极化一一 离子极化的定义离子极化的定义 离子在外电场影响下，正、负电荷中心不重合，产生离子在

17、外电场影响下，正、负电荷中心不重合，产生诱导偶极矩的景象叫离子的极化。诱导偶极矩的景象叫离子的极化。二二 离子的极化作用离子的极化作用 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要素：用。影响离子极化作用大小的主要要素： 1 正离子半径越小，电荷越多，极化作用越强。正离子半径越小，电荷越多，极化作用越强。 如如: Al3+Mg2+Na+ 2 负离子半径越小，电荷越多，极化作用越强。负离子半径越小，电荷越多，极化作用越强。 如：如：O2-F-Cl- 不要求不要求3 电荷和半径相近时，极化作用与电子层构型有关，电荷

18、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离子极化作用随其外层d 电子数增多而增大。电子数增多而增大。 如：如：(18+2)、18(917) 8电子构型离子电子构型离子三三 离子的变形性离子的变形性 离子受外电场影响发生变形，产生诱导偶极矩的景离子受外电场影响发生变形，产生诱导偶极矩的景象叫离子的变形，变形性用极化率来衡量。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要素：影响离子变形性的主要要素： 1 正离子电荷越少，半径越大，变形性越大。正离子电荷越少，半径越大，变形性越大。 如：如：K+Na+Li+，Na+Mg2+Al3+ 2 负离子电荷越多，半径越大，

19、变形性越大。负离子电荷越多，半径越大，变形性越大。 如：如：O2-F-3 电荷和半径相近时，变形性与离子的电子层构型有关，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离子的变形性随其外层d 电子数增多而增大。电子数增多而增大。 如：如： (18+2)、18(917) 8电子构型离子电子构型离子 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才干，这种加强的极化作用称为附加极化作用。 普通来说，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