3化学键与分子结构PPT精选文档

不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表 现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式 等因素有关。
一般说来，价电子多的金属元素单质的电导率、硬度和 熔沸点都比较高。
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由于金属的自由电子模型过于简单化， 不能解释金属晶体为什么有结合力，也不 能解释金属晶体为什么有导体、绝缘体和 半导体之分。随着科学和生产的发展，主 要是量子理论的发展，建立了能带理论。
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化学键理论是当代化学的一个中心问题。研究分子内 部的结构对探索物质的性质和功能都具有重要的意义。本 章将在原子结构的基础上，着重讨论分子形成过程以及有 关化学键理论。如：离子键理论、共价键理论（包括：电 子配对法、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子轨 道理论）以及金属能带理论等。同时对分子间作用力、氢 键、分子的结构与物质性质之间的关系做初步讨论。
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金属晶体的结构与金属性质的内在联系
【讨论1】 金属为什么易导电？ 在金属晶体中，存在着许多自由电子，
这些自由电子的运动是没有一定方向的， 但在外加电场的条件下自由电子就会发 生定向运动，因而形成电流，所以金属 容易导电。
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【讨论2】金属为什么易导热？
金属容易导热，是由于自由电子 运动时与金属离子碰撞把能量从温 度高的部分传到温度低的部分，从 而使整块金属达到相同的温度。
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金属键理论主要有两种：
改性共价键理论 ，能带理论
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改性共价键理论
金属元素的电负性较小，电离能也较小，最外层价电 子容易脱离原子核的束缚，形成“自由电子”或“离域电 子”。在金属晶体中，自由电子作穿梭运动，它不专属于 某个金属离子而为整个金属晶体所共有（自由电子模型）。 这些自由电子与全部金属离子相互作用，从而形成某种结 合，这种作用称为金属键。
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原子结合形成分子则是通过化学键的形式来实现的。 化学键的定义：一种存在于分子内的强烈的相互作用力。 化学键根据形成机理的不同，可分为:金属键、离子键和共价 键。 在分子和分子之间还存在分子间作用力:范德华力、氢键。 分子内和分子间的作用力结合起来，决定了物质的结构，在 宏观上表现为世界上形形色色的各种物质。结构决定性质，所 以很多物质的物理性质都可通过分子结构得到解释和说明。
第3章
化学键与分子结构
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本章教学要求
基本要求： 掌握化学键和分子结构的基本概念和有关
理 分子轨道理论。
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2.1 化学键的分类 2.2 共价键的成键理论 2.3 分子间作用力
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分子是物质能独立存在并保持其化学特性的 最小微粒，而分子又是由原子组成的。迄今，人 们发现112种元素。正是由这些元素的原子构成 分子，从而构成了整个物质世界。那么原子与原 子如何结合成分子；分子和分子又如何结合成宏 观物体？前者是化学键问题，后者是分子间力的 问题。
由于每个锂原子只有1 个价电子，该离域轨道应处 于半满状态。电子成对地处 于能带内部能级最低的轨道 上，使能级较高的一半轨道 空置。在充满了的那一半能 带的最高能级上,电子靠近 能量较低的空能级,从而很 容易离开原来能级,进入能 量略高的空能级。
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根据能带结构中禁带宽度和能带中电子填充 状况，可把物质分为导体、绝缘体和半导体。
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能带理论的基本要点
（1）成键时价电子必须是“离域”的，属于整个金属晶 格 的原子所共有； （2）金属晶格中原子密集，能组成许多分子轨道，相邻
的分子轨道间的能量差很小 ，以致形成“能带 ”； （3）“能带”也可以看成是紧密堆积的金属原子的电子 能级发生的重叠， 这种能带是属于整个金属晶体的；
（4）以原子轨道能级的不同，金属晶体中可有不同的能 带，例如导带、禁带等；
（5）金属中相邻的能带有时可以互相重叠。
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Mg的外层电子构 型为3s2，其3s能带是 满带，没有空轨道， 似乎不能导电。但Mg 的相邻能带之间的能 量间隔很小，使Mg的 3s和3p能带发生部分 重叠，从而形成一个 更大的导带。
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导体中存在导带，在电场作用下，导带中的电子很容易跃入导
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金属能带理论
分子轨道理论将金属晶体看作一个巨大分子，结合在 一起的无数个金属原子形成无数条分子轨道，某些电子就 会处在涉及构成整块金属原子在内的轨道，这样就产生了 金属的能带理论（金属键的量子力学模型）。
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能能带带理理论论中中的的一一些些重重要要概概念念
能带: 一组连续状态的分子轨道 导带: 电子在其中能自由运动的能带 满带: 完全充满电子的能带 禁带: 能带和能带之间的区域 空带：没有电子的能带
一个形象的说法就是，在金属晶体中，金属原子整齐 的排列在一起，并浸泡在自由电子的海洋中。
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图：金属的电子海模型，带正电的球表示内层电子原 子核，周围的著色表示非定域电子构成的电子海
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特点： 无方向性、无饱和性
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金属特性：
•导电性:自由电子在外电场作用下可定向流动； •导热性:不断碰撞的自由电子可将热量交换和递； •延展性:金属可以在不破坏晶体结构，受力作用时整 层滑动。 •金属光泽:自由电子能够吸收并重新发射很宽波长范 围的光线，使金属不透明而具有金属光泽。 •金属易形成合金：硬度、強度、韧性及熔沸点发生 改变(如加碳、磷、硫等) •较高熔沸点:强静电作用
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3.1 化学键的分类
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1 金属键
在一百多种化学元素中，金属元素约占80% 。它们都 具有金属光泽、有很好的传热导电性，金属的这些性质是 它们内部结构的反映。
金属的单质一般以金属晶体的形式存在,其中金属原 子通过金属键联系在一起,属于“大分子”。
化学式:构成分子的各种元素原子的整数比 分子式:构成分子的各种元素原子的真实数量
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【讨论3】金属为什么具有较好的延 展性？
金属晶体中由于金属离子与自由电子间的 相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对 滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使 在外力作用下，发生形变也不易断裂。
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金属的延展性
➢金属晶体受外力时，金属阳离子因自由电子的环绕而不断裂。 ➢离子晶体受外力时，产生同性离子间的斥力而崩裂 17