90 归求理2大军 化学化工学院 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 第4章6 物质结构基础 88239 27 Sr 57-71 La-Lu Ba 10
第4章 物质结构基础
4.2化学键与分子结构 力东理工大深 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 1、化学键定义：分子或晶体中相邻两个或多个原子 间强烈的相互作用。 2、分类： 离子键、共价键、金属键 注意：①化学键存在于分子内原子（或离子）间， 不存在于分子之间； ②与分子间作用力比较
2 4.2 化学键与分子结构 1、化学键定义：分子或晶体中相邻两个或多个原子 间强烈的相互作用。 注意：①化学键存在于分子内原子（或离子）间， 不存在于分子之间； ②与分子间作用力比较。 2、分类： 离子键、共价键、金属键
4.2.1离子键 归东理王大彩 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 1916年德国科学家Kossel(科塞尔)提出离子键理论。 1.离子键的形成过程 以NaCI为例。 第一步电子转移形成离子： Na -e-Na+ Cl+e 相应的电子构型变化： 2s22p63s1—2s22p6,0 3s23p5—3s23p6 形成Ne和Ar的稀有气体原子的结构，形成稳定离子。 第二步靠静电吸引，形成化学键。 离子键的本质是库仑引力
3 4.2.1 离子键 1916 年德国科学家Kossel ( 科塞尔 ) 提出离子键理论。 以 NaCl 为例 。 第一步 电子转移形成离子： Na － e —— Na+ ， Cl + e —— Cl － 第二步 靠静电吸引，形成化学键。 离子键的本质是库仑引力 相应的电子构型变化： 2s 2 2p 6 3s 1 —— 2s 2 2p 6 ， 3s 2 3p 5 —— 3s 2 3p 6 形成 Ne 和 Ar 的稀有气体原子的结构，形成稳定离子。 1.离子键的形成过程
4.2.1离子键 力东理王大深 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 2.离子键的形成条件 (1)元素的电负性差比较大 △X>1.7,发生电子转移，产生正、负离子，形成离子键；△X 1.7,实际上是指离子键的成分大于50%) (2)易形成稳定离子（包括某些复杂离子如NH,SO,2) Na+2s22p6,C-3s23p6, 只转移少数的电子就达到稀有气体式稳定结构。 (3)形成离子键时释放能量多 Na(s)+1/2Cl2(g)Nacl(s) △H=-410.9kJmo1 在形成离子键时，以放热的形式，释放较多的能量
4 (1)元素的电负性差比较大 X > 1.7，发生电子转移，产生正、负离子，形成离子键；X 1.7 ，实际上是指离子键的成分大于 50 %） (2)易形成稳定离子(包括某些复杂离子如NH4 + ，SO4 2- ) Na+ 2s 2 2p 6 ，Cl－ 3s 2 3p 6 ， 只转移少数的电子就达到稀有气体式稳定结构。 (3)形成离子键时释放能量多 Na ( s ) + 1/2 Cl 2 ( g ) = NaCl ( s ) H = －410.9 kJ·mol-1 在形成离子键时，以放热的形式，释放较多的能量。 4.2.1 离子键 2.离子键的形成条件
4.2.1离子键 归东理王大溪 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 3.离子键的特征 1)离子键的本质是静电作用力 Fx94·92 q1,q2分别为正负离子所带电量， r2 r为核间距离，F为静电引力。 2)离子键没有方向性 与任何方向的电性不同的离子相吸引，所以无方向性 3)离子键没有饱和性 只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。 NaCl只是最简式。 4)键的离子性与元素的电负性有关 △X>1.7,发生电子转移，形成离子键；△X<1.7,不发生电 子转移，形成共价键
5 1）离子键的本质是静电作用力 𝐹 ∝ 𝑞1 ⋅ 𝑞2 𝑟 2 q1 ，q2 分别为正负离子所带电量， r 为核间距离,F为静电引力。 2）离子键没有方向性 与任何方向的电性不同的离子相吸引，所以无方向性 3）离子键没有饱和性 只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。 NaCl只是最简式。 4）键的离子性与元素的电负性有关 X > 1.7，发生电子转移，形成离子键； X < 1.7，不发生电 子转移，形成共价键。 3.离子键的特征 4.2.1 离子键
4.2.1离子键 力东理王大彩 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 4.影响离子键强度的因素 从离子键的实质是静电引力Fx1:2出发，影响下大 r2 小的因素有：离子的电荷q和离子之间的距离r。 即电荷多，半径小，离子键强，熔点高。 熔点：NaClCaO
6 从离子键的实质是静电引力 出发，影响 F 大 小的因素有：离子的电荷 q 和离子之间的距离 r 。 即电荷多，半径小，离子键强，熔点高。 熔点: NaCl＜MgO, MgO＞CaO 𝐹 ∝ 𝑞1 ⋅ 𝑞2 𝑟 2 4.2.1 离子键 4.影响离子键强度的因素
4.2.2共价键 归东理王大彩 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Lewis提出分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势，求 得本身的稳定。而达到这种结构，可以不通过电子转移形成离 子和离子键来完成，而是通过共用电子对来实现。 如H+HC Lewis的贡献，在于提出了一种不同于离子键的新的键型， 解释了△X比较小的元素之间原子的成键事实。 但Lewis没有说明这种键的实质，所以适应性不强。在解释 BCL3,PCL等其中的原子未全部达到稀有气体结构的分子时， 遇到困难。 CI CI:B :CI ● i CI:P:CI ci 'cr
7 4.2.2 共价键 Lewis提出分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势，求 得本身的稳定。 而达到这种结构，可以不通过电子转移形成离 子和离子键来完成，而是通过共用电子对来实现。 如 H ＋ Cl H Cl Lewis 的贡献，在于提出了一种不同于离子键的新的键型， 解释了 X 比较小的元素之间原子的成键事实。 但 Lewis 没有说明这种键的实质，所以适应性不强 。 在解释 BCl3， PCl5 等其中的原子未全部达到稀有气体结构的分子时， 遇到困难。 Cl B Cl Cl Cl P Cl Cl Cl Cl
4.2.2.1共价键的形成 力东理王大深 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 1927年，Heitler和London用量子力学处理氢气分子H,解决 了两个氢原子之间的化学键的本质问题，使共价键理论从经典 的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论。 计算表明，若两个1s电子以相同自旋的方式靠 近，则越小，V越大。此时，不形成化学键。 什H2排斥态 H2中的化学键，可以认为是电子自旋相反 0 成对，结果使体系的能量降低。 H2基态 De 从电子云的观点考虑，可认为H的1s轨道 在两核间重叠，使电子在两核间出现的几率 R0原子间距R 大，形成负电区。两核吸引核间负电区，使 Ro=74pm De=458 kJ.mol-1 2个H结合在一起。 从图中可以看出，r=o时，V值最小， 表明此时两个H原子之间形成了化学键
8 1927年，Heitler 和 London 用量子力学处理氢气分子 H2 ，解决 了两个氢原子之间的化学键的本质问题，使共价键理论从经典 的 Lewis 理论发展到今天的现代共价键理论。 计算表明，若两个 1s 电子以相同自旋的方式靠 近，则r 越小，V 越大。此时，不形成化学键。 H2 中的化学键，可以认为是电子自旋相反 成对，结果使体系的能量降低 。 从电子云的观点考虑，可认为 H 的 1s 轨道 在两核间重叠，使电子在两核间出现的几率 大，形成负电区。两核吸引核间负电区，使 2 个 H结合在一起。 从图中可以看出，r = r 0 时， V 值最小， 表明此时两个 H 原子之间形成了化学键。 4.2.2.1 共价键的形成
4.2.2.2共价键理论要点 归东理王大溪 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY (1)两原子靠近时，自旋方向相反的未成对的价电 子可以配对，形成共价键。 (2)成键电子的原子轨道重叠越多，形成的共价键 越牢固一最大重叠原理。 (3)形成共价键时，要求两个原子轨道符号相同 部分相互重叠，称为对称性相同原理
9 （1）两原子靠近时，自旋方向相反的未成对的价电 子可以配对，形成共价键。 （2）成键电子的原子轨道重叠越多，形成的共价键 越牢固——最大重叠原理。 （3）形成共价键时，要求两个原子轨道符号相同 部分相互重叠，称为对称性相同原理。 4.2.2.2 共价键理论要点
4.2.2.3共价键的特征 力东理王大彩 SHANDONG UNIVERSITY OF TECHNOLOGY (1)饱和性：原子有几个未成对的价电子，一般 只能和几个自旋方向相反的电子配对成键。每个原 子所能提供的轨道和成单电子数目是一定的。 例 N①TD2p N2:N≡N: N④④④2p
10 共价键特征 （1）饱和性:原子有几个未成对的价电子, 一般 只能和几个自旋方向相反的电子配对成键。每个原 子所能提供的轨道和成单电子数目是一定的。 例 N 2p N 2p N2 :N≡N: 4.2.2.3 共价键的特征