普通化学化学键与分子结构

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第一节
10-1-3 离子的结构
离子化合 物的性质
离子键 取决于 的强度
离子键
正、负离 取决于 子的性质
一、离子的电荷 (1)正离子通常由金属原子形成，电荷等于中性原子失去电子的数目. (2)负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于中性原子获得电子 的数目;出现在离子晶体中的负离子还可以是多原子离子(SO42-).
据试验数据计算
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第一节 离子键
Na(s) + 1/2Cl2(g)
fHmø
NaCl(s)
H6ø
H1ø
H3ø
Cl(g)
H4ø
NaCl(g)
H5ø
Cl–(g)
Na(g)
H2ø
+ Na+(g)
根据盖斯定律，氯化钠晶体的标准生成焓为：
fHmø= H1ø + H2ø + H3ø + H4ø + H5ø + H6ø
当离子电荷半径相同时,离子构型与结合力的大小为： 8e<（9—17）e <18e or（18+2）e
K+，Ag+电荷相同,半径接近，但电子构型不同,所以性质差别 大。
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第一节 离子键
三、离子半径(ionic radius) 由于核外电子不是在固定的轨道上运动，因此离子半径和原子 半径一样是不确定的。一般的确定方法是，用实验方法(x-射线衍射 法)测定出离子晶体正负离子间距离，并以 F– 离子半径为 133pm 作 标准求算出其它离子的半径。
1916年，Lewis提出共价学说：形成分子的各原子是通过电子 对共用而使其外层达到希有气体稳定结构的。
••
•• Cl ••
•
+
•• • Cl
化学键是指分子或晶体中相邻原子或离子之间存在 的强烈的相互作用。
自然界中的物质种类繁多，但就其化学键类型来说， 大致可分为离子键、共价键和金属键三种。
本章后提到的分子间相互作用是指分子与分子间较弱 的相互作用，属于分子力范畴，不属于化学键。
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第一节 离子键
10-1-1 离子键的形成和本质
区别于共价键
的特点
➢ （1）离子键无方向性
（库仑引力的性质所决定）
➢ （2）离子键无饱和性
➢ （3）离子键也有部分共价性
说明：即使最典型的离子化合物中（CsF）的离子键成分
也只占92%，8%为原子轨道重叠的共价键。 单键中 > 1.7 时，此键可看成为离子键， ＜ 1.7时，此键为共价键。 为电负性的差值(electronegativity difference, EN)
一、离子键的形成过程
定义：化合物中存在着正、负电荷的离子，正负离子之间通过 静电引力结合在一起的化学键称为离子键(ionic bond)。
离子键的形成过程： 以NaCl为例。 e
Na + Cl Na+ + Cl–
[Ne]3s1 [Ne]3s23p5
[Ne]
[Ar]
不稳定 不稳定
稳定
稳定
离子键的形成条件： > 1.7。
➢(3) 同一主族元素中，具有相同电荷数的离子半径从上到下依次 增大。例如： Li+ (70pm) < Na+ (98pm) < K+ (133pm) < Rb+ (149pm)
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第二节 共价键
离子键中两原子的电负性相差较大，如果在电负性相等或相差 不大的元素原子间形成的分子中，两原子都有获取电子的倾向，其 原子间将形成什么样的化学键呢？
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第一节 离子键
（3）18 电子构型：主要是 ds 区金属离子和 p 区高价金属离子， Zn2+(3s23p63d10)。 （4）18+2 电子构型：位于 p 区的低价金属离子,Sn2+(4s24p64d105s2) （5） 9-17电子构型：位于 d 区的低价金属离子,
Fe2+： [Ar] 3s23p63d6：14e Cr3+ ： [Ar] 3s23p63d3 ：11e
= 180.4 + 496.4 + 120.9 + (–348.5) + (–450.2) + (–336.8)
= –410.8 kJ•mol-1 此能量的绝对值很大，说明什么问题？
另外， H5ø 和 H6ø很负，又说明什么问题？
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第一节
10-1-2 离子键的特征
离子键
离子键的特征有三点：
离子电荷→高，静电引力→大，离子键越强。 二、离子的电子构型
简单负离子的电子构型基本上是稀有气体(noble gas)的 8 电 子外壳结构。正离子的外壳层结构是比较复杂的。
（1）2 电子构型： Li+(1s2) ，Be2+(1s2)等。 （2）8 电子构型：主要是ⅠA,ⅡA族正离子，Ca2+(3s23p6)。
离子键的本质：正、负离子间的静电作用力（库仑引力） 。
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第一节
二、晶格能(Lattice energy)
离子键
➢ 定义：指由气态正、负离子结合成1mol晶体时所放出的能量 ➢ 单位: kJ/mol ➢ 符号：U ➢ 晶格能常用来表示离子键的强度 ➢ 晶格能是负值，晶格能的代数值越小，晶体越稳定 ➢ 晶格能可由玻恩—哈伯(Born-Haber cycle)循环，根
•熟练掌握配位化合物的价键理论，运用价键理论分析 和讨论配合物的结构和性质。
•了解分子间的相互作用，了解氢键的形成。
•了解物质的晶体结构。
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第一节 离子键
序化学变化的实质是原子的化合和分解，也可说是
原子间化学键的断裂和生成。研究化学键的变化与分子结 构对了解物质的性能与结构具有重要的意义。
d=r++ r-
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第一节 离子键
离子半径的变化规律：
➢(1) 单原子离子的正离子半径小于原子半径小于负离子半径 例如： S6+ (30pm) < S4+ (37pm) < S (104pm) < S2– (184pm)
➢(2) 同一周期中，核外电子数相同的离子半径从左到右依次减小 例如： Na+ (98pm) >Mg2+ (75pm) >Al3+ (55pm) >Si4+ (40pm)
第十章 化学键与分子结构
第一节 离子键 第二节 共价键
第三节 分子轨道理论 第四节 分子的极化和离子的极化
第五节 分子间力和氢键
第六节 晶体结构
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第十章 化学键与分子结构
本章基本要求
•了解离子键的形成过程、离子键的本质及离子键的特 征。
•掌握共价键的现代价键理论。熟练掌握杂化轨道理论， 并能运用。