化学键与分子结构.pptx

,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,形成条件：原子电负性相差较大，普通大于2.0。,第十章 化学键与分子结构,离子键,化学键,共价键,金属键,10.1 离子键,一 离子键形成,离子键是由原子得失电子后，生成正负离子之间靠,静电引力,而形成化学键。,特征：没有方向性和饱和性。,例：,nNa(3,s,1,)nNa,+,(2,s,2,2,p,6,),nCl(3,s,2,3,p,5,)nCl,-,(3,s,2,3,p,6,),-,ne,+,ne,nNa,+,Cl,-,静电引力,第1页,改变规律：,(1),任何元素正离子半径比其原子半径小；负离子半径比其原子半径大。如,Ca,2+,S,离子化合物中，每个正、负离子周围排列相反电荷离子数目都是固定。如：,CsCl,离子化合物,二 离子特征,1 离子半径：,d=r,+,+r,-,（x-,射线衍射法）,第2页,同主族，上下，电荷数相同离子半径依次增大。,如：,Li,+,Na,+,K,+,Rb,+,Mg,2+,Al,3+,N,3-,O,2-,F,-,(4)同元素不一样价态正离子，电荷数越多半径越小；同元,素形成不一样价态负离子，电荷数越多半径越大。,如：,Fe,3+,Fe,2+,O,-,O,2-,(5)同一电子结构正，负离子，负离子半径比正离子半径大。,如:,Na,+,F,-,第3页,(6)每个元素与相邻族左上方和右下方斜对角线上正离子,半径近似相等。(对角线近似规则),如:,Li,+,(60pm)Mg,2+,(65pm)Na,+,(95pm)Ca,2+,(99pm),离子半径是决定离子键强度主要原因。离子半径越小，离子间引力越大，离子化合物熔沸点越高。,2 离子电荷,正离子电荷：对应原子(或原子团)失去电子数。,正离子通常由金属原子形成。,负离子电荷：对应原子(或原子团)得到电子数。,负离子通常由非金属原子形成。,离子电荷也是影响离子键强度主要原因。电荷越高，对相反电荷吸引力越强，则形成离子化合物熔沸点越高。,第4页,3 离子电子构型,简单负离子(如,Cl,-,O,2-,),普通最外层为8电子稀有气体结构。,电子构型,离子最外层,电子排布,实例,2,8,18,18+2,917,1,s,2,n,s,2,n,p,6,n,s,2,n,p,6,n,d,10,(,n-1),s,2,(n-1),p,6,(n-1),d,10,n,s,2,n,s,2,n,p,6,n,d,19,Li,+,Be,2+,Na,+,F,-,Cu,+,(3,s,2,3,p,6,3,d,10,),Pb,2+,(,5,s,2,5,p,6,5,d,10,6,s,2,),Fe,2+,(,3,s,2,3,p,6,3,d,6,),简单正离子：,第5页,三 离子晶体,离子晶体：正、负离子经过,离子键,结合而成晶体。,离子晶体特征,离子晶体含有较高熔、沸点和硬度；但较脆，延展性较差；在熔融和水溶液中含有良好导电性，固态几乎不导电。,第6页,10.2 共价键理论,经典共价键理论,：,经典共价键理论不足：,1 两个都带负电原子为何不相互排斥反而相互配对？,2 有许多化合物中心原子价电子数多于8个或少于8个，但仍能稳定存在，为何？,例：,BF,3,ClF,3,当代共价键理论,当代价键理论,分子轨道理论,价键理论,杂化轨道理论,第7页,比如：,H,2,形成过程,H,2,分子形成过程中能量随核间距改变,H,2,分子两种状态,一 价键理论(,VB,),第8页,共价键：,原子间电子云密度大区域对两核吸引所,形成化学键。,形成条件：键合双方各提供自旋相反未成对电子(电子配对).,键合双方原子轨道应尽可能最大程度重合。,1 价键理论基本关键点,(1),两原子靠近时，自旋相反单电子可配对形成共价键。,(2),原子轨道重合部分越大，两核间电子概率密度越大，,所形成共价键越牢靠，分子越稳定。,(3)电子配对放出能量越多，形成化学键越稳定。,第9页,3 共价键类型,按原子轨道重合方式不一样，可分为,键和,键两种类型。,2 共价键特征,(1),方向性,：共价键形成在可能范围内一定是采取电子云密度最大方向重合。,形成共价键时，除,s,与,s,轨道在任何方向上能到达最大程度重合外，,p,、,d,、,f,轨道只有沿一定方向才能到达最大程度重合。,比如：,饱和性,：一个原子有多少个未成对电子，它就能形成,多少个共价键。即一个原子所形成共价键数目不是任意,，普通受单电子数目标制约。,第10页,键,：沿键轴方向，原子轨道以“头碰头”方式发生轨道重合，轨道重合部分是沿键轴呈圆柱形分布。,第11页,键,：原子轨道以“肩并肩”方式发生轨道重合，轨,道重合部分经过一个键轴平面含有镜面反对称性。,比如：,N,2,形成,N 1,s,2,2,s,2,2,p,x,1,2,p,y,1,2,p,z,1,第12页,配位键,：由一个原子提供电子对为两个原子共用而形成共价键称为共价配键或配位键。形成配位键条件：,一个原子其价电子层有未共用电子对(称为孤电子对)。,另一个原子其价电子层有空轨道。,稳定性：键O,2,-,O,2,2-,结论：,对于同种原子形成共价键，键级越大，键能就越大，键长就越短。,第33页,10.3 键极性与分子极性,一 键极性,共价键,非极性键 电荷分布对称 如,H,2,、N,2,、Cl,2。,极性键 电荷分布不对称 如,HCl、HF。,共价键极性大小能够用键矩,来衡量，其定义式为：,=,q,d,q,：,正、负两级电量，,d,：,正、负两级距离。,a,键矩,是矢量，方向是从正级到负级。,b,键矩,数量级在10,-30,C,.,m,范围，1,D=3.33,10,-30,C,.,m。,c,成键原子间电负性相差越大，键矩越大，键极性越大。,第34页,分子极性大小惯用偶极矩,来衡量，其定义式为：,=,q,d,q,：,电荷中心上电量，,d,：,分子中正、负两级之间距离。,a,偶极矩,是矢量，方向是由正到负。,b,分子偶极矩=分子中化学键键矩矢量和。,c,偶极矩越大，分子极性越大；非极性分子偶极矩为0。,d,对于双原子而言，分子极性与键极性是一致；,对于多原子分子而言，分子极性不但与键极性相关，,还与分子空间构型相关。,二 分子极性和偶极矩,分子,非极性分子：分子中正、负电荷中心重合于一点分子。,极性分子：正、负电荷中心不相互重合分子。,第35页,10.4 分子间作用力与氢键,一 分子间作用力,分子间作用力(范德瓦尔斯力,),取向力：,固有偶极-固有偶极,诱导力：,固有偶极-诱导偶极,色散力：,瞬时偶极-瞬时偶极,分子间范德瓦尔斯力特点：,a,极性分子与极性分子之间作用力由取向力、诱导力、色散力组成；极性分子与非极性分子之间作用力由诱导力、色散力组成；非极性分子之间仅存在色散力。,b,分子间力作用很小。液态、固态下分子间力比较显著；气态时分子间力能够忽略，视其为理想气体。,c,分子间力与化学键不一样。分子间作用能约比化学键键能小12个数量级；前者既无饱和性，又无方向性，其主要影响物质物理性质；后者主要影响物质化学性质。,第36页,d,取向力与温度相关，诱导力，色散力受温度影响不大。,氢键,氢键形成,：,1 分子中心必须有一个与电负性很大元素形成强极性共价键氢原子。,2 电负性大元素原子必须有孤对电子，而且半径要小。,氢键通式,：,XH,Y X、Y,代表,F、O、N,等原子。,特点：,1,饱和性,2,方向性,类型：,1 有非对称和对称之分,2 有强弱之分(与元素电负性相关,),3 有分子内和分子间之分,分子间氢键(使物质熔、沸点升高),分子内氢键(使物质熔、沸点降低),第37页,10.5 离子极化,一 离子极化定义,离子在外电场影响下，正、负电荷中心不重合，产生诱导偶极矩现象叫,离子极化,。,二 离子极化作用,离子使异号离子极化而变形作用称为,该离子极化作用,。影响离子极化作用大小主要原因：,1 正离子半径越小，电荷越多，极化作用越强。,如:,Al,3+,Mg,2+,Na,+,2 负离子半径越小，电荷越多，极化作用越强。,如：,O,2-,F,-,Cl,-,（不要求）,第38页,3 电荷和半径相近时，极化作用与电子层构型相关，,离子极化作用随其外层,d,电子数增多而增大。,如：(18+2)、18(917)8电子构型离子,三 离子变形性,离子受外电场影响发生变形，产生诱导偶极矩现象叫,离子变形,，变形性用,极化率,来衡量。,影响离子变形性主要原因：,1 正离子电荷越少，半径越大，变形性越大。,如：,K,+,Na,+,Li,+,，Na,+,Mg,2+,Al,3+,2 负离子电荷越多，半径越大，变形性越大。,如：,O,2-,F,-,第39页,3 电荷和半径相近时，变形性与离子电子层构型相关，,离子变形性随其外层,d,电子数增多而增大。,如：(18+2)、18(917)8电子构型离子,四 相互极化作用,附加极化作用：正、负离子间相互极化，造成彼此间变,形性增大，产生诱导偶极矩加大，从而深入加强了它,们极化能力，这种加强极化作用称为,附加极化作用,。,普通来说，离子最外层含有电子数越多，附加极化作用越大。,第40页,五 离子极化对化合物性质影响,1 化合物熔点降低。,2 化合物溶解度降低。,3 化合物稳定性下降。,4 化合物颜色加深。,六 化学键离子性,键离子性百分数大小由成键两原子电负性差值(,X,p,),决定，两元素电负性差越大，它们之间键离子性越大。,判断标准：,X,p,1.7,主要为离子键 该物质离子化合物。,X,p1.7,X,p1.7,金属原子间,F,O,N,与,H,任何分子间,方向性,无,有,无,有,无,饱和性,无,有,无,有,无,极性,大,有或无,有或无,有,力强度,强,强,强,较弱,弱,影响主,要性质,物理性质,化学性质,化学性质,(物理性质）,物理性质,化学性质,物理性质,(化学性质）,物理性质,一,第43页,二 当代共价键理论,价键理论基本关键点，以及共价键特征和类型。,杂化轨道理论基本关键点，以及杂化轨道类型。,3 分子轨道理论基本关键点，分子轨道类型，以及,O,2,、F,2,和,N,2,分子轨道电子排布式写法（不要求）。,配套教学用书无机化学习题集中,第十章练习,一、简答题;,二、叙述题,第44页,