大学化学第七章化学键与分子结构.ppt

第7章,化学键与分子结构,7.认识分子间作用力和氢键的本质，会解释其对物质性质的影响。,2.掌握离子键的形成及其特点；,3.掌握离子的特征；,4.掌握价键理论的内容；会用价键理论解释共价键的特征，会用价电子对互斥理论和杂化轨道理论解释简单的分子结构；,5.初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分子轨道特点；,6.理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论解释固体分类；,1.认识化学键的本质；,7.1化学键的定义,7.2离子键理论,7.3共价键理论,7.4金属键理论,7.5分子间作用力和氢键,7.1化学键的定义,1.什么是化学键,颜色状态导电性通电下,银灰色黄绿色白色,固体气体晶体,极强极弱极弱，熔融导电,PaulingL在TheNatureofTheChemicalBond中提出了用得最广泛的化学键定义：如果两个原子（或原子团）之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单地说，化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力。,不同的外在性质反映了不同的内部结构,各自内部的结合力不同,7.2.1离子键及其特点,7.2离子键理论,（1）离子键的形成,形成化学键-450kJmol-1,rr0，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=r0，V有极小值，此时体系最稳定，形成离子键。,rr0，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。,离子键形成的条件：原子间的电负性差值2.0,离子键：由原子间发生电子的转移，形成正负离子，并通过静电引力作用而形成的化学键。,（2）离子键的特点,本质是静电引力（库仑引力）,没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定）,键的离子性与元素的电负性有关,NaCl,CsCl,也可用Hannay&Smyth公式来计算键的离子性。离子性=16(x)+3.5(x)2100%,xA-xB,离子性百分率(%),0.20.40.60.81.01.21.41.71.82.02.22.42.62.83.03.2,01040915223039505563707682868992,XA-XB1.70单键具有50%以上的离子性即形成离子化合物，否则，XA-XB1.70则形成共价化合物.,7.2.2离子的特征,1.离子电荷(charge),正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于原子失去电子数目。负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于原子获得电子的数目；出现在离子晶体中的负离子还可是多原子离子。,2.离子半径,d值可由晶体的X射线衍射实验测定得到，例如MgOd=210pm。,1926年，哥德希密特(Goldschmidt)用光学方法测得F和O2-的半径，分别为133pm和132pm。结合X射线衍射所得的d值，得到一系列离子半径哥德希密特半径。,1927年，Pauling把最外层电子到核的距离，定义为离子半径。并利用有效核电荷等数据，求出一套离子半径数值，被称为Pauling半径。,一般采用Pauling半径,离子半径的变化规律,a)同主族从上到下，具有相同电荷数的离子半径增加。Li+Na+K+Rb+Cs+；FClAl3+K+Ca2+Cl-S2-P3-,c)同一元素，不同价态的正离子，电荷高的半径小。如Ti4+Ti3+；Fe3+Fe2+,d)同一元素的正离子半径原子半径负离子半径,3、离子的电子层结构,（1）基态离子的电子排布,26FeAr3d64s2,Fe2+Fe3+,Ar3d44s2,Ar3d64s0,Ar3d34s2,Ar3d54s0,Cu2+Ar3d94s0,Pb2+1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p0,Xe4f145d106s26p0,（2）离子的电子构型主要是针对正离子,2e-构型,最外层有2个e-的离子,Li+Be2+、H-.,8e-构型,最外层有8个e-的离子,IAM+、IIAM2+,F-、Cl-、Br-、I-、O2-、N3-、S2-,18e-构型,最外层有18个电子的离子.,Cu+、Ag+、Au+,Zn2+、Cd2+、Hg2+,(18+2)e-构型,-最外层2个电子、,次外层18个电子的离子,Pb2+、Sn2+、Bi3+、Tl+etc,(917)e-不规则构型,Ti3+、V3+、Cr2+、Cr3+,Mn2+、Fe3+、Fe2+、Co3+,Co2+、Ni2+、Cu2+,离子的电子构型不同，,Na+，K+,Ag+，Cu+,因而它们的化合物的性质有差别，,对应的化合物性质不同,8e-构型，,18e-构型，,AgCl、CuCl均为白色沉淀，,难溶于水,NaCl、KCl易溶于水,IA、IB元素的最外层均有1个电子，均可形成+1氧化数的离子，如Na+，K+，Ag+，Cu+，但它们的电子构型不同。,7.2.3晶格能,一、含义,在p、指定温度下，由气态正离子和负离子,结合形成1mol离子晶体所释放出的能量。,晶格能常用U表示，单位是KJ/mol。,晶格能为负值，但通常取其绝对值，教材中所给数据也为绝对值。,-Born-Haber循环法-Hess定律的应用,Na(s)+1/2Cl2(g)NaCl(s),Na(g)+1/2Cl2(g),Na(g)+Cl(g),Na+(g)+Cl(g),Na+(g)+Cl-(g),rHmfHm(NaCl),rH1S(升华热),rH21/2D(离解能),rH3I(电离能),rH4E(亲和能),rH5U(晶格能),二、晶格能的计算,rHmfHm(NaCl),rH1rH2rH3rH4rH5,S+1/2D+I+(-E)+(-U),S=109KJ/mol；,D=242KJ/mol；,I=496KJ/mol；,E=349KJ/mol；,fHm(NaCl)=-411KJ/mol,将数据代入得：,U=788KJ/mol,晶格能对离子晶体物理性质的影响,对同一类型的晶体，离子电荷数越大，半径越小，晶格能越大，离子键越牢固，晶体的熔沸点越高。,