基础化学第三章

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 化学键的有关概念,一、分子,自然界中，除稀有气体以单原子形式存在外，其他物质均以分子或晶体形式存在。分子是保持物质化学性质的一种粒子，物质间进展化学反响的实质是分子的形成和分解。,二、化学键,分子或晶体中直接相邻的原子或离子间的强烈相互作用，称为化学键。两个原子经价电子的转移满足了满八规那么而趋于稳定，其生成的化合物借由化学键将原子连接在一起。,三、化学键的形成与分解,化学变化的特点是原子核组成不变，只是核外电子运动状态发生变化，即化学键的形成与分解只与原子核外电子运动有关。,四、化学键的分类,按电子运动方式不同，化学键一般可分为两种：离子键与共价键。,一、离子键的概念,阴、阳离子间通过静电作用而形成的化学键，称为离子键。 离子键本质是静电作用。,【,例,】,钠在氯气中燃烧，形成离子化合物,NaCl,的过程表示如下,钠原子的价电子转移到氯原子的最外价电子层时形成,NaCl,。,当一原子有较强的吸电子能力时，电子转移发生，其结果就形成了离子键。,二、,离子键的特征,离子键具有无方向性、无饱和性的特征。,第二节 离子键,价电子被移去之难易度，依带正电原子核对电子作用的强度而定，把电子移开须作功，所须的能量称离子化能 I.E. 。,如其I.E.很高不易移走时，此金属那么不易起反响变化。如银不易变色，铁那么易生锈。,在同一周期，元素的I.E.从左到右增加，因此愈往右愈难将价电子移去。,同一族group元素的I.E.从上到下渐减，愈下面愈容易将电子移开。,e.g. LiNa K Rb Cs,三、离子化能,元素的化学活性依其价电子之得失或共用之不同倾向)而定。经过反响，两方满足满八原那么。,离子化合物的化学式与Lewis记号：,族数: ,离子电荷: 1+ 2+ 3+ 3- 2- 1-,化学式依化合物之电子中性而定比例,【例】 Na+ Cl- 那么 1：1 NaCl； Ca2+ Cl- 那么 1：2 CaCl2,双离子化合物：两个元素组成的化合物。,过渡元素可形成多于一种正离子之金属。,【例】 Fe：2+，3+ ； Cu：1+，2+,FeCl2 氯化亚铁；FeCl3 氯化铁；CuCl 氯化亚铜；CuCl2 氯化铜,多原子离子：NH4+ 氨根；NO3-硝酸根；OH-氢氧根；NO2- 亚硝酸根；CN-氰根；HSO4- 硫酸氢根；H2PO4-磷酸二氢根；HSO3-亚硫酸氢根,四、离子化合物,离子化合物，正离子围绕着数个负离子，负离子亦围绕着数个正离子。正负离子中和了，故不导电。当溶于水后，离子变成自由的正、负离子。故可导电。离子化合物溶于水而可导电，称为电解质。,离子化合物没有分子的构造单位，如Na,+,Cl,-,不称为分子。,五、电解质,第三节 共价键,一、共价键的概念,原子间通过共用电子对而形成的化学键，称为共价键。,【,例,】,共价键的本质是原子轨道重叠。,二、共价键的类型,1.,非极性键和极性键,共用电子对无偏向的共价键，例如,H,2,、,O,2,、,N,2,、,Cl,2,等为非,极性键；共用电子对有偏向的共价键，例如，,HCl,、,NH,3,、,H,2,O,、,CH,4,等为极性键。,2. 键和键,原子轨道沿键轴方向，以“头碰头方式重叠而形成的共价键，,称为键。可重叠形成键的轨道有S-S、S-Px、Px-Px。,原子轨道沿键轴方向，以“肩并肩方式重叠而形成的共价键，,称为键。,受原子轨道伸展方向的限制，两原子形成共价键时，只能形成,一个键，其余均为键。,3.配位键,由一个原子提供共用电子对而形成的共价键，称为配位共价,键，简称配位键。,在配位键中，提供电子对的原子称为电子给予体；承受电子对,的原子称为电子承受体。配位键用箭号“表示，箭头指向,承受体。,配位键的形成必需具备如下条件：电子给予体的价电子层有孤,对电子；电子承受体的价电子层有空轨道。,三、共价键的特征,饱和性：根据电子配对原理，一个原子有几个未对电子，就只能形成几个共价键，这称为共价键的饱和性。例如，H原子仅有一个电子，因此H2分子只能以单键结合；水分子是H2O ，而不是H3O，原因在于O原子只有两个未对电子数；N原子有三个未对电子，因此N2分子为叁键NN；而稀有气体He、Ne、Ar等没有未对电子，故其单质为单原子分子。,方向性：按最大重叠原理，形成共价键时，原子轨道只有沿电子云密度最大的方向进展重叠，才能到达最大有效重叠，使系统能量处于最低状态，这称为共价键的方向性。因此，除H2分子形成外，其他化学键的形成均有方向性限制。例如，HCl分子形成过程。,【例】,H,2,、 HCl、H,2,S的共价键,四、共价化合物及命名,两个不同之非金属有时可以形成一种以上的共价键化合物。,命名：N,2,O 一氧化二氮；NO,2,二氧化氮；N,2,O,5,五氧化二氮；,CO一氧化碳；CO,2,二氧化碳；C,2,O,3,三氧化二碳。,五、共价键表示法,电子点记法, ,Na Mg C :O:, ,满足满八规那么是建构路易斯构造式的主要观念。当一元素反响形成共价键时，为完成满八电子所须的键成为该元素之结合力。,【例】 O 二建； N 三键； C 四键,路易式构造式写法：,形成八电子隅体的共价键的非金属,族,IV,V,VI,VII,C,N,P,O,S,F,Cl,Br,I,四键 三键 二键 一键, 极性共价键两极端情形：,100靠一端即为- 极性+另一端非极性共价键,离子键 100 0 共价键,双极,电负性分子内原子对共用电子之吸力称为电负性。如 F3.98；Cs0.79。,成键原子间的电负性之差x越大，键的极性越强。键的极性，对判断分子的极性很有意义。,电负性规律：同族元素之电负性从上到下渐减；同周期元素之电负性由左到右渐增。,元素电负性大小与键类型的关系：,两元素电负性差：假设2.0 离子键；假设 1.5 共价键,一个分子可能含二或以上的极性共价键，但整个分子却是非极性的视其立体构造而定。例如：CCl4、SF6、SiF4、CO2等。,六、电负性和极性,第四节 键参数,表征化学键性质的物理量，统称为键参数，有键能、键长、键,角等。,一、键能,定义：在25和100kPa下，断裂气态分子单位物质的量的化学键,(6.021023个化学键)，使其变成气态原子或原子团时所需要的能量，称为键能。,单位：kJ/mol。,多原子分子的键能：如CH4，键能为4个CH键离解能的平均值。,共价键强弱：键能是衡量共价键强弱的物理量，键能越大，化学键越结实。共价键是一种很强的结合力。,二、键长,定义：分子中成键两原子核间的平衡距离(核间距)，称为键长。单,位pm。,测定方法：用X射线衍射方法可以准确地测得各种化学键的键长。,键长与共价键的稳定性关系：键长是反映分子空间构型的重要物理,量。通常，成键原子的半径越小，共用电子对越多，其键长越短，,键能越大，共价键越结实。,三、键角,分子内同一原子形成的两个化学键之间的夹角，称为键角。,键角也是反映分子空间构型的重要物理量。例如，H2O分子中两个OH键的夹角为10445，分子构型呈“V形；而在CO2分子中，两个CO键的夹角是180，为直线形分子。,【习题】,1. 元素原子有什么方法可得到满八原那么？其结果是形成什么？,2. 写出以下化学式的名称：,aFeCl3 bCa(OH)2,cH2CO3 dSO32,f NH4+,3. 写出铝与以下元素合成的化合物的化学式及名称,a. 氯 b. 硫 c. 氮,4. 元素族与族化合物的原子数比例为何？,5. 写出Mg与元素族前4元素形成化合物的化学式及其名称。,6. 写出以下路易斯构造式电子点及键,aCO2 b NH4+ cC2H4 dSO4 2,7. 写出以下分子的1分子构造形状2预测有否双极性？,aCHCl3 b NCl3 cH2O,8. 写出以下分子或离子的路易斯式并预测其分子构造形状。,aPCl3 b OF2 cCH4,9. 写出以下分子的路易斯构造式并预测其形状。,aC2H2 b NF3 cCCl4,10. 预测以下分子的几何形状。,aSnF2 b NI3 cCOCl2,离子键具有无方向性、无饱和性的特征。,离子电场分布是球形对称的，可以从任何方向吸引带异号电荷的离子，故离子键的无方向性。,只要离子周围空间允许，各种离子将尽可能多地吸引带异号电荷的离子，因此离子键无饱和性。,受静电作用平衡距离限制，形成离子键的异电荷离子数并不是任意的，如氯化钠晶体中，每个Na+或Cl-只能和6个Cl-或Na+相结合，因此氯化钠相对分子质量，也仅对化学式而言的。,离子键的特征,共价键的本质是原子轨道重叠。当电子自旋相反的两个H原子相互靠近时，1s轨道发生重叠，核间电子云密度增大，这既增强了两核对电子云的吸引，又削弱了原子核间的相互排斥，直至核间达平衡距离74pm时，系统能量最低，形成了稳定的H2分子基态H2分子；反之，假设两电子自旋一样，核间排斥增大，系统能量升高，那么处于不稳定状态，不能形成H2分子。,共价键的本质,共价键的特征,饱和性：根据电子配对原理，一个原子有几个未对电子，就只能形成几个共价键，这称为共价键的饱和性。例如，H原子仅有一个电子，因此H2分子只能以单键结合；水分子是H2O ，而不是H3O，原因在于O原子只有两个未对电子数；N原子有三个未对电子，因此N2分子为叁键NN；而稀有气体He、Ne、Ar等没有未对电子，故其单质为单原子分子。,方向性：按最大重叠原理，形成共价键时，原子轨道只有沿电子云密度最大的方向进展重叠，才能到达最大有效重叠，使系统能量处于最低状态，这称为共价键的方向性。因此，除H2分子形成外，其他化学键的形成均有方向性限制。例如，HCl分子形成过程。,