分子结构和性质

分子结构和性质第1页，共53页，2023年，2月20日，星期三第十章化学键与分子结构(Chemicalbondandstructureofmolecules)离子键的形成及其本质离子键特征和离子构型(重点)离子晶体的性质离子极化论初步(难点)离子键理论第2页，共53页，2023年，2月20日，星期三学习目标1、了解离子键的形成过程：原子得失电子形成阴阳离子。2、理解离子键的本质特性：静电引力作用、无方向性和饱和性。3、记住常见离子类型：知道常见离子的构型和性质。5、掌握离子极化理论：能理解离子极化的影响。4、掌握离子晶体的性质：能根据离子特征分析晶体性质。第3页，共53页，2023年，2月20日，星期三引言分子是化学反应的基本单元化学键

化学键——分子中原子间存在的将原子结合成分子的相互作用力.分子的性质决定于化学键和分子的结构研究意义重大定域键离域键

定域键——定位于两个原子之间的化学键，如NaCl,HF中的键.

离域键——由多个原子共用电子形成的多中心键，如CO32-,CO2中的键.离子键一般是由两原子相互得失电子而形成,因此是典型的定域键.只要求了解第4页，共53页，2023年，2月20日，星期三离子键的形成△rHm=419KJ静电引力-eK+KFF-+e△rHm=-328KJEm=-640KJF-K+总的热效应=-549KJ所以,由K和F原子可以形成稳定的KF离子化合物你知道哪些离子化合物,能否举例?第5页，共53页，2023年，2月20日，星期三离子键的形成及其本质金属原子非金属原子金属阳离子失去电子吸热过程阴离子或原子团得到电子放热过程离子键离子化合物放热过程

离子键——阴阳离子通过静电引力形成的化学键.静电引力学习目标：理解离子键的本质离子键的本质Staticgravitation第6页，共53页，2023年，2月20日，星期三离子键强弱的影响因素显然,离子化合物的稳定性与其整个形成过程的热效应有关,而阴阳离子间的静电引力作用(离子键)是最关键因素.金属原子金属阳离子吸热非金属原子阴离子或原子团放热离子化合物放热过程静电引力你能根据静电引力推断影响离子键能的因素?E=Z阴Z阳e2/(4Лε0Re)练习:判断下列离子化合物的离子键键能强弱

NaClNaBr;MgONa2Oq+q-dNa2O熔点:920℃MgO熔点:2800℃第7页，共53页，2023年，2月20日，星期三思考:共价键具有方向性和饱和性,离子键呢?学习目标：理解离子键的特征除了与周围几个异号电荷离子发生静电作用外,离子还可与较远的异号离子相互吸引,只是距离越远,作用力越弱.三种典型离子晶体的配位比NaCl(6:6)CsCl(8:8)ZnS(4:4)既然每个离子晶体的配位数一定,为何又说离子键无饱和性呢?离子键的本质静电引力无方向性无饱和性第8页，共53页，2023年，2月20日，星期三

离子的电荷离子的特征正离子的电荷通常为+1、+2，最高为+3、+4，负离子电荷一般为-1、-2，达到-3、-4的多数为酸根离子。

离子的构型——(一般指阳离子)8电子构型——ns2np618或18+2电子构型——ns2np6nd10或ns2np6nd10(n+1)s29-17不饱和电子构型——ns2np6nd1-9离子的构型对离子键有何影响？学习目标：知道离子的几种构型，能理解离子构型对离子键的影响第9页，共53页，2023年，2月20日，星期三Al：Z=13Al3+：1s22s22p61s2s2p3s3pAl→Al3+8电子构型——ns2np6Cu→Cu1+Cu+：1s22s22p63s23p63d10Cu：Z=292s1s2p3s3d4s3p18e构型——ns2np6nd10第10页，共53页，2023年，2月20日，星期三Cu→Cu2+Cu2+：1s22s22p63s23p63d9Cu：Z=292s1s2p3s3d4s3p8-17不饱和电子构型As：1s22s22p63s23p63d104s23p318+2电子构型As3+：1s22s22p63s23p63d104s2第11页，共53页，2023年，2月20日，星期三离子极化理论初步(polarization)极化后的离子+未极化的离子

离子极化现象：——由于外电荷或外电场的诱导作用而使离子的电子云发生“变形”，偏离原来的球形分布的现象。你能看出来离子极化的结果是什么吗?

离子键

部分共价键第12页，共53页，2023年，2月20日，星期三离子极化结果：由于电子云发生变形而偏离球形，离子之间的电子云发生一定程度的重叠，离子键部分转化成共价键。极化能力可极化性——使其它离子的电子云发生变形的能力.——由于其它离子的诱导作用,本身电子云发生变形的能力,也叫变形性或可极化能力.离子电荷越高,极化能力就越();离子的半径越大,可极化性或变形性就越();阳离子失去电子,半径较小,其变形性较(),同时由于正电荷密度大，极化能力（）。阴离子得电子，半径普遍较大,可极化性(),因此一般只考虑阳离子的极化能力,阴离子的可极化性。思考与练习一、填空二、分析讨论NaCl是典型离子型化合物，而AlCl3和HCl是共价型化合物，原因是什么？

大强大小强学习目标：理解离子极化理论，会灵活运用第13页，共53页，2023年，2月20日，星期三离子构型对离子极化有无影响？有何影响？8电子构型——ns2np618或18+2电子构型——ns2np6nd10或ns2np6nd10(n+1)s28-17不饱和电子构型——ns2np6nd1-9阳离子构型8电子构型﹤8-17电子构型﹤18或18+2电子构型

阳离子使阴离子变形的能力（极化能力）提示：根据半径和d、f电子屏蔽小来分析

两者都是三个电子层，但后者核电荷数高，核对外围电子引力大，因而半径更小，正电荷密度更高；后者有9个d电子，该类电子对核的屏蔽小，Cu的原子核更容易对外来阴离子产生诱导而使其变形。以Ca2+和Cu2+为例Ca2+：1s22s22p63s23p6Cu2+：1s22s22p63s23p63d9第14页，共53页，2023年，2月20日，星期三AgFAgClAgBrAgI离子键共价键解释下列现象：KFKClKBrKI离子键离子键

K+的电荷低，半径又不很小，对所有阴离子的极化能力都很弱，因此阴离子难变形，上述化合物均为离子型。

Ag+的电荷虽低，但属于18电子构型，极化能力强，而F-半径小，难变形，故属于离子型，但随阴离子半径增大，变形性增强，因而键型逐渐变成共价型。离子半径离子电荷离子构型离子键的影响因素总结

第15页，共53页，2023年，2月20日，星期三离子晶体及其性质

晶体——微观粒子在空间规则排列形成的具有一定几何形状的固体。离子晶体——NaClMgF2CaCO3K2SO4等晶体间作用力是离子键，离子键键能一般较大离子键无方向性

离子晶体的质点是阴阳离子

你能解释离子晶体为何具有这样的性质吗？离子晶体特征具有较高的熔点和沸点脆性，机械加工性能差固体不具有导电性溶液或熔融物可导电第16页，共53页，2023年，2月20日，星期三三种典型的离子晶体每个晶胞中离子的数目配位比：6:6——具有代表性的最小单元

晶胞Na+NaCl晶胞第17页，共53页，2023年，2月20日，星期三晶胞中离子的个数：配位比：8:8晶胞中离子的个数：配位比：4:4第18页，共53页，2023年，2月20日，星期三熔点/℃405714782876利用海水制备电解镁(纯度要求达到99.99%)共价键离子键海水沉镁一次除杂二次除杂深度除水三次除杂熔融电解高纯电解镁氯化镁除杂后第19页，共53页，2023年，2月20日，星期三解释碱土金属氯化物的熔点变化规律：熔点/℃405714782876962离子极化对化合物性质的影响①键型改变共价键离子键第20页，共53页，2023年，2月20日，星期三②晶型改变

AgClAgBrAgIr+/r-0.6950.630.58理论上晶型NaClNaClNaCl实际上晶型NaClNaClZnS配位数664③性质改变例如；溶解度AgCl>AgBr>AgINaCl易溶于水，CuCl难溶于水。第21页，共53页，2023年，2月20日，星期三

————在标准状态下，使一摩尔离子晶体变为气体正离子和气态负离子时所吸收的能量称为晶格能，用U

表示。晶格能U(g)Cl+(g)NaNaCl(s)-+例如：第22页，共53页，2023年，2月20日，星期三Born-Haber循环K(g)Br(g)U-+KBr(s)+升华焓电离能气化热电子亲和能第23页，共53页，2023年，2月20日，星期三则：U=689.1kJ·mol-1=89.2kJ·mol-1=418.8kJ·mol-1=15.5kJ·mol-1=96.5kJ·mol-1=-324.7kJ·mol-1=-689.1kJ·mol-1=295.3kJ·mol-1上述数据代入上式求得：+++++=第24页，共53页，2023年，2月20日，星期三影响晶格能的因素：①离子的电荷(晶体类型相同时)②离子的半径(晶体类型相同时)③晶体的结构类型④离子电子层结构类型Z↑，U↑例：U(NaCl)<U(MgO)R↑，U↓例：U(MgO)>U(CaO)第25页，共53页，2023年，2月20日，星期三离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶格能大,相应表现为熔点高、硬度大等性能。晶格能对离子晶体物理性质的影响：第26页，共53页，2023年，2月20日，星期三10.4.1分子的偶极矩和极化率§10.4

分子晶体10.4.3

氢键10.4.2分子间的吸引作用第27页，共53页，2023年，2月20日，星期三1.分子的偶极矩(μ)：用于定量地表示极性分子的极性大小。极性分子

μ≠0非极性分子μ=0双原子分子：多原子分子：同核：O3（V字形）式中q为极上所带电量，l为偶极长度。10.4.1分子的偶极矩和极化率异核：HX第28页，共53页，2023年，2月20日，星期三分子的偶极矩与键矩的关系：极性键构成的双原子分子：分子偶极矩=键矩多原子分子的偶极矩=键矩的矢量和，例如：μ(SF6)=0，键矩互相抵消，

μ(H2O)≠0，键矩未能抵消。第29页，共53页，2023年，2月20日，星期三分子的偶极矩μ(×10－30C·m)第30页，共53页，2023年，2月20日，星期三2.分子的极化率：用于定量地表示分子的变形性大小。分子的变形性大小指的是正电中心与负电中心发生位移(由重合变不重合，由偶极长度小变偶极长度大)。外因：外加电场愈强，分子变形愈厉害；内因：分子愈大，分子变形愈厉害。影响分子变形性大小的因素：第31页，共53页，2023年，2月20日，星期三分子的极化率α(×10－40C·m2·V－1)第32页，共53页，2023年，2月20日，星期三非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用分子间具有吸引作用的根本原因：任何分子都有正、负电中心；任何分子都有变形的性能。由于瞬时偶极而产生的分子间相互作用。10.4.2分子间的吸引作用1.色散作用(色散力)：一大段时间内的大体情况色散力与分子极化率有关。α大,色散力大。每一瞬间第33页，共53页，2023年，2月20日，星期三2.诱导作用(诱导力)：决定诱导作用强弱的因素：极性分子的偶极矩：

μ愈大，诱导作用愈强。非极性分子的极化率：

α愈大，诱导作用愈强。分子离得较远分子靠近时由于诱导偶极而产生的分子间相互作用。第34页，共53页，2023年，2月20日，星期三两个极性分子相互靠近时，由于同极相斥、异极相吸，分子发生转动，并按异极相邻状态取向，分子进一步相互靠近。3.取向作用(趋向力)：两个固有偶极间存在的同极相斥、异极相吸的定向作用称为取向作用。分子离得较远趋向诱导第35页，共53页，2023年，2月20日，星期三思考：1.取向作用的大小取决于什么因素？2.极性分子之间除了有取向作用以外，还有什么作用？第36页，共53页，2023年，2月20日，星期三晶体的分类第37页，共53页，2023年，2月20日，星期三分子间力是三种吸引力的总称，其大小一般为几kJ·mol－1，比化学键小1－2个数量级。分子间的吸引作用(×10－22

J)第38页，共53页，2023年，2月20日，星期三分子间力的特点：不同情况下，分子间力的组成不同。例如，非极性分子之间只有色散力；极性分子之间有三种力，并以色散力为主，仅仅极性很大的H2O分子例外。分子间力作用的范围很小(一般是300－500pm)。分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。第39页，共53页，2023年，2月20日，星期三分子量色散作用分子间力沸点熔点水中溶解度HeNeArKrXe小大小大小大小大低高小大决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。分子间力的意义：第40页，共53页，2023年，2月20日，星期三10.4.3

氢键第41页，共53页，2023年，2月20日，星期三HFHClHBrHI极化率小大色散作用弱强沸点低高HF为何反常的高？原因——存在氢键。

HF分子中，共用电子对强烈偏向电负性大的F原子一侧。在几乎裸露的H原子核与另一个HF分子中F原子的某一孤对电子之间产生的吸引作用称为氢键。沸点/0C19.9－85.0－66.7－35.4

第42页，共53页，2023年，2月20日，星期三氢键的形成条件：分子中有H和电负性大、半径小且有孤对电子的元素(F，O，N)形成氢键。①键长特殊：F－HF270pm②键能小E(F－HF)28kJ·mol－1③具有饱和性和方向性氢键的特点：第43页，共53页，2023年，2月20日，星期三除了HF、H2O、NH3有分子间氢键外，在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。HCOOHHOOHC除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。第44页，共53页，2023年，2月20日，星期三石墨具有层状结构，称为层状晶体。§10.5

层状晶体层间为分子间力第45页，共53页，2023年，2月20日，星期三第46页，共53页，2023年，2月20日，星期三

第五节混合型晶体特点:结点间存在两种或两咱以上的结和力.如石墨.石墨晶体中,同时存在层间的分子间力,层内碳原子间的共价键和类似金属键的非定域键.第47页，共53页，2023年，2月20日，星期三每层中,每个碳原子以三个sp2

杂化轨道与相邻另外三个