第4章化学键与分子结构 Chapter 4 Chemical bond and molecular structure 下页返回退出
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基本内容和重点要求 4.1离子键理论 42共价键理论 4.3金属键理论 ?44分子间作用力 U理解共价键的饱和性和方向性及o键和π键的区别; 掌握杂化轨道理论的要点,并说明一些分子的构型;掌握分 子轨道理论的基本要点,同核双原子分子和异核双原子分子 的分子轨道式及能级图;掌握分子的极化,分子间力及氢键 等 上页下页返回退出
上页 下页 退出 基本内容和重点要求 返回 4.1 离子键理论 4.2 共价键理论 4.3 金属键理论 4.4 分子间作用力 理解共价键的饱和性和方向性及σ键和π键的区别； 掌握杂化轨道理论的要点，并说明一些分子的构型；掌握分 子轨道理论的基本要点，同核双原子分子和异核双原子分子 的分子轨道式及能级图；掌握分子的极化，分子间力及氢键 等
4.1离子键理论 (41.1离子键的形成 4.1.2离子键特点 4.1.3离子特征 4.14离子晶体 4.1.5晶格能 上页下页返回退出
上页 下页 退出 4.1 离子键理论 返回 4.1.1 离子键的形成 4.1.2 离子键特点 4.1.3 离子特征 4.1.4 离子晶体 4.1.5 晶格能
4.1.1离子键的形成 1916年德国科学家Kose(科塞尔)提出离子键理论 电负性相差大的金属和非金属原子相遇时,有达到稳定结构倾向,容 易发生电子的转移,产生正、负离子。 心对主族元素,稳定结构是指具有稀有气体的电子结构,如钠和氯;对 过渡元素,d轨道经常处于半充满(例外较多),如Fe3,(3d5) ◆当正、负离子的吸引和排斥力达到平衡时,形成了离子键,如图4-1 例 n Na (3s)>n Na*(2s22p6) n Cl(3s23p5), n CI(3823p6)n NaCI 心原子间发生电子的转移,形成正、负离子,并通过静电作用形成的化 学键称为离子键。 生成离子键的条件是原子间电负性差较大,一般大于2.0左右,由离子 键形成的化合物称为离子化合物。如碱金属和碱土金属的卤素化合物 上页下页 退出
上页 下页 退出 4.1.1 离子键的形成 ❖ 电负性相差大的金属和非金属原子相遇时，有达到稳定结构倾向，容 易发生电子的转移，产生正、负离子。 ❖ 对主族元素，稳定结构是指具有稀有气体的电子结构，如钠和氯；对 过渡元素，d 轨道经常处于半充满（例外较多），如Fe3+，（3d5）。 ❖ 当正、负离子的吸引和排斥力达到平衡时，形成了离子键，如图4-1 ❖ 例： n Na（3s1） → n Na+（2s22p6）↘ n Cl（3s23p5） → n Cl-（3s23p6）↗ 1916 年德国科学家Kossel ( 科塞尔) 提出离子键理论 n NaCl ❖原子间发生电子的转移，形成正、负离子，并通过静电作用形成的化 学键称为离子键。 ❖ 生成离子键的条件是原子间电负性差较大，一般大于2. 0左右，由离子 键形成的化合物称为离子化合物。如碱金属和碱土金属的卤素化合物
41.1离子键的形成 体系的势能与核间距之间的关系如图所示: r为核间距 V为体系的势能 0 r 纵坐标的零点当r无穷大时,即两核之间无限远时的势能。 下面来考察Na+和Cl-彼此接近的过程中,势能V的变化 图中可见:r>ro,当r减小时,正负离子靠静电相互吸引, 势能V减小,体系趋于稳定。 上页下页退出
上页 下页 退出 V 0 Vr0 r0 r 体系的势能与核间距之间的关系如图所示： r 为核间距 V为体系的势能 纵坐标的零点 当 r 无穷大时，即两核之间无限远时的势能。 下面来考察 Na+ 和 Cl － 彼此接近的过程中，势能V 的变化。 图中可见：r > r0 ，当 r 减小时，正负离子靠静电相互吸引， 势能 V 减小，体系趋于稳定。 4.1.1 离子键的形成
41.1离子键的形成 r=r,V有极小值,此时体系 最稳定,表明形成离子键。 0 r<ro,当r减小时,V急剧上升。 因为Na+和C!彼此再接近时,电 子云之间的斥力急剧增加,导致势能 r 骤然上升。 因此,离子相互吸引,保持一定距离时,体系最稳定。这 就意味着形成了离子键。r0和键长有关,而V和键能 有关。 上页下页退出
上页 下页 退出 r = r0 ，V 有极小值，此时体系 最稳定，表明形成离子键。 r < r0 ，当 r 减小时，V 急剧上升。 因为 Na+ 和 Cl－ 彼此再接近时，电 子云之间的斥力急剧增加，导致势能 骤然上升。 V 0 V 0 r 0 r r 因此，离子相互吸引，保持一定距离时，体系最稳定。这 就意味着形成了离子键。r0 和键长有关，而 V 和键能 有关。 4.1.1 离子键的形成
4.1.1离子键的形成 离子键的形成条件 1.元素的电负性差比较大 △X>17,发生电子转移,产生正、负离子,形成离子键; △X1.7,实际 上是指离子键的成分大于50%) 2.易形成稳定离子 Na+2s22p6,Cl-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)+ 1/2 Cl2(g)=Nacl( S)AH==410.9 kJmol 在形成离子键时,以放热的形式,释放较多的能量 上页下页退出
上页 下页 退出 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 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。 4.1.1 离子键的形成
4.1.2离子键特点 (1)离子键的本质是静电引力 F∝q1:q2 q1,q2分别为正负离子所带电量, r为正负离子的核间距离F为静电引力。 (2)离子鍵没有方向唯 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 (4)鍵的离子帐与元橐的电有哭 △X>1.7,发生电子转移,形成离子键; ΔX<1.7,不发生电子转移,形成共价键。 上页下页退出
上页 下页 退出 4.1.2 离子键特点 （1）离子键的本质是静电引力 2 1 2 r q q F q1 ，q2 分别为正负离子所带电量， r 为正负离子的核间距离,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。 （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
4.1.3离子特征 (1)离子的电荷 电荷高,离子键强 (2)离子的电子层构型 正离子的电子蜃构型大致疒5种 (1)2电子构型 (2)8电子构型 (3)18电子构型 (4)(18+2)电子构型 (5)8-18电子构型 上页下页退出
上页 下页 退出 4.1.3 离子特征 （1）离子的电荷 （2）离子的电子层构型 电荷高，离子键强 正离子的电子层构型大致有5种 （1） 2电子构型 （2） 8电子构型 （3） 18电子构型 （4）（18+2）电子构型 （5） 8 — 18电子构型
4.1.3离子特征 在离子的半和电荷大致同条件下,不同构型的正离子对 同种疯蠃子的笏合力的大小淝瘴: 8电子构型离子<817电子构型离予<18或18+2电子构型的离子 (3)离子半疮 离子半径概念 将离子晶体中的离子看成是相切的球 体,正负离子的核间距d是r+和r-之和 d值可由晶体的X射线衍射实验测定得到, 例如MgOd=210pm Mo 2+ +r 210pm 上页下页退出
上页 下页 退出 在离子的半径和电荷大致相同条件下，不同构型的正离子对 同种负离子的结合力的大小规律： 8电子构型离子 < 8—17电子构型离子 < 18或18+2电子构型的离子 4.1.3 离子特征 （3）离子半径 离子半径概念 将离子晶体中的离子看成是相切的球 体，正负离子的核间距d 是 r + 和 r－ 之和 。 d r + r - d 值可由晶体的X 射线衍射实验测定得到， 例如 MgO d = 210 pm 。 d = r Mg2+ + r O 2− = 210 pm