第六章分子结构与晶体结构(1) 序言 第一节离子键 第二节共价键理论 第三节杂化轨道理论与分子几何构型 第四节晶体的特征 第五节离子晶体 第六节原子晶体 第七节分子间力和氢键 第八节金属晶体 第九节离子极化 第十节混合型晶体
第六章 分子结构与晶体结构 (1) 序言 第一节 离子键 第二节 共价键 理论 第三节 杂化轨道理论与分子几何构型 第四节 晶体的特征 第五节 离子晶体 第六节 原子晶体 第七节 分子间力和氢键 第八节 金属晶体 第九节 离子极化 第十节 混合型晶体
Questions? Why is calcium phosphate so rigid that nature has adopted it for the formation of bones? can we make better bones?(强离子键) Why is it so difficult to make compounds from the nitrogen in air? Can we find an easy way (强共价键) How can we explain the ability of hemoglobin to form a loosely bonded compound with oxygen, transfer it to another part of the bod y and then release it in response to a meta bolic need?(配位键)
Questions? • Why is calcium phosphate so rigid that nature has adopted it for the formation of bones? Can we make better bones? (强离子键) • Why is it so difficult to make compounds from the nitrogen in air? Can we find an easy way? (强共价键) • How can we explain the ability of hemoglobin to form a loosely bonded compound with oxygen, transfer it to another part of the body, and then release it in response to a metabolic need? (配位键)
序言: 原子怎样结合成为分子?一化学键 离子键 Link 共价键 金属键 分子的形状?一分子构型 价电子对互斥理论 分子怎样组成物质材料?一分子间作用力 固体材料的结构? 晶体结构 无定型结构
序言： • 原子怎样结合成为分子？－ 化学键 – 离子键 – 共价键 – 金属键 • 分子的形状？－ 分子构型 –价电子对互斥理论 • 分子怎样组成物质材料？－分子间作用力 • 固体材料的结构？ －晶体结构 －无定型结构 Link
为什么惰性气体稳定?ns2np°八电子层结构 价电子( alence electrons) H·He::N.O·:Cl·k.Mg::Ne: K·+:C·→K[:C 失或得电子→稳定结构(主族) Loss or gain electrons -, octet rule
价电子（Valence electrons） · ·· ·· H· He: :N· ·O· :Cl· K· Mg: :Ne: · ·· ·· · ·· ·· K· + :Cl· → K+ [:Cl:]－ ·· ·· 失或得电子 → 稳定结构 (主族) Loss or gain electrons → octet rule 为什么惰性气体稳定？ ns 2np 6 八电子层结构 • • • •
化学键一分子中的两个(或多个)原子之间的相互作用 第一节离子键 1916年德国科学家Kose(科塞尔)提出离子键理论 离子键的形成(以NaCl为例) 第一步电子转移形成离子 Na CI+e CI 相应的电子构型变化 2s22p63s 2s22p6,3s23p5 3s23p6 形成Ne和Ar的稀有气体原子的结构,形成稳定离子
第一节 离子键 1916 年德国科学家Kossel ( 科塞尔 ) 提出离子键理论 一 离子键的形成 (以 NaCl 为例) 化学键—分子中的两个（或多个）原子之间的相互作用 第一步 电子转移形成离子： Na － e —— Na+ ， Cl + e —— Cl － 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
第二步靠静电吸引,形成化学键。 体系的势能与核间距之间的关系如图所示: 横坐标核间距r;纵坐标体系的势能Ⅴ。 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,势能减小,体系趋于稳定
第二步 靠静电吸引，形成化学键。 体系的势能与核间距之间的关系如图所示： V 0 Vr0 r0 r 横坐标 核间距 r ；纵坐标 体系的势能 V。 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
r=r,V有极小值,此时体系 最稳定,表明形成离子键。 r<r,当r减小时,V急剧上升。 因为Na+和CI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 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。r和键长有关,而V和键能 有关
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
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; △X17,实际上是指离子键的成分大于50%
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 %。 极性增大 非极性共价键 极性共价键 离子键
2°易形成稳定离子 Na+2s22p,Cl-3s23p6,达到稀有气体式稳定结构。 Ag+4d10,zn2+3d10,d轨道全充满的稳定结构。 只转移少数的电子,就达到稳定结构。 而C和Si原子的电子结构为s2p2,要失去或得到4e,才 能形成稳定离子,比较困难。所以一般不形成离子键。如 CCI4、SiF4等,均为共价化合物 3形成离子键时释放能量多 Na(s)+ 1/2 Cl 2(g)=NaCI(S )AH=-4109 kJ mol-l 在形成离子键时,以放热的形式,释放较多的能量
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。 2° 易形成稳定离子 Na + 2s 2 2p 6 ，Cl－ 3s 2 3p 6 ，达到稀有气体式稳定结构。 Ag + 4d10 ， Zn 2 + 3d10 ， d 轨道全充满的稳定结构。 只转移少数的电子，就达到稳定结构。 而 C 和 Si 原子的电子结构为s 2 p 2 ，要失去或得到 4 e，才 能形成稳定离子，比较困难。所以一般不形成离子键。如 CCl 4 、SiF4 等，均为共价化合物
K·+:C :Cl:] 定义:正负离子间的静电吸引力叫做离子键 特点:既没有方向性,也不具饱和性 NaCl晶体 离子型化合物一由离子键形成的化合物。 碱金属和碱土金属(Be除外)的卤化物是典型的离子型化合物
定义：正负离子间的静电吸引力叫做离子键。 特点：既没有方向性，也不具饱和性。 · ·· ·· K· + :Cl· → K+ [:Cl:]－ ·· ·· NaCl 晶体 离子型化合物—由离子键形成的化合物。 碱金属和碱土金属（Be除外）的卤化物是典型的离子型化合物