高二化学物质结构与性质精品学案：2.3 离子键、配位键与金属键(1)

第3节离子键、配位键与金属键[学习目标定位] 1.知道离子键的形成、概念、实质及特征。

2.知道配位键、配合物的概念，学会配位键的判断方法，会分析配合物的组成与应用。

3.知道金属键的概念及其实质，能够用金属键理论解释金属的物理特性。

一、离子键1．概念阴、阳离子通过静电作用形成的化学键。

2．形成过程3．实质阴、阳离子之间的静电作用。

当静电作用中同时存在的静电引力和静电斥力达到平衡时，体系的能量最低，形成稳定的离子化合物。

(1)静电引力是指阴、阳离子之间的异性电荷吸引力。

(2)静电斥力包括阴、阳离子的原子核、核外电子之间的斥力。

(3)影响静电作用的因素根据库仑定律，阴、阳离子间的静电引力(F )与阳离子所带电荷(q ＋)和阴离子所带电荷(q －)的乘积成正比，与阴、阳离子的核间距离(r )的平方成反比。

F ＝k q ＋q－r2(k 为比例系数)4．形成条件一般认为当成键原子所属元素的电负性差值大于1.7时，原子间才有可能形成离子键。

5．特征(1)没有方向性：离子键的实质是静电作用，离子的电荷分布通常被看成是球形对称的，因此一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关。

(2)没有饱和性：在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。

只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围，以达到降低体系能量的目的。

(1)离子键的存在只存在于离子化合物中：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物(过氧化物如Na 2O 2、氢化物如NaH )和NH 4H 等。

(2)离子键的实质是“静电作用”。

这种静电作用不仅是静电引力，而是指阴、阳离子之间静电吸引力与电子与电子之间、原子核与原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。

(3)离子电荷、离子半径是影响离子键强弱的重要因素。

阴、阳离子所带的电荷越多，离子半径越小(核间距越小)，静电作用越强，离子键越强。

例1具有下列电子排布的原子中最难形成离子键的是()A．1s22s22p2B．1s22s22p5C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63s1[答案] A[解析]形成离子键的元素为活泼金属元素与活泼非金属元素，A为C元素，B为F元素，C为Mg元素，D为Na元素，则只有A项碳元素既难失电子，又难得电子，不易形成离子键。

例2下列物质中的离子键最强的是() A．KCl B．CaCl2C．MgO D．Na2O[答案] C[解析]离子键的强弱与离子本身所带电荷数的多少及半径有关，半径越小，离子键越强，离子所带电荷数越多，离子键越强。

在所给阳离子中，Mg2＋带两个正电荷，且半径最小，在阴离子中，O2－带两个单位的负电荷，且半径比Cl－小。

故MgO中的离子键最强。

例3下列关于离子键的说法中错误的是() A．离子键没有方向性和饱和性B．非金属元素组成的物质也可以含离子键C．形成离子键时离子间的静电作用包括静电吸引和静电斥力D．因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子[答案] D[解析]活泼金属和活泼非金属元素原子间易形成离子键，但由非金属元素组成的物质也可含离子键，如铵盐，B项正确；离子键无饱和性，体现在一种离子周围可以尽可能多地吸引带异性电荷的离子，但也不是任意的，因为这个数目还要受两种离子的半径比(即空间条件是否允许)和个数比的影响，D项错误。

易错警示(1)金属与非金属形成的化学键有可能是共价键，如AlCl3。

(2)完全由非金属元素形成的化合物中有可能含离子键，如NH4Cl、NH4H，一定有共价键。

(3)离子键不具有饱和性是相对的，每种离子化合物的组成和结构是一定的，而不是任意的。

二、配位键和配合物1．配位键(1)用电子式表示NH3、NH＋4的形成①N原子与H原子以共价键结合成NH3分子：；②NH3分子与H＋结合成NH＋4：。

(2)②中共价键的形成与①相比较的不同点：②中形成共价键时，N原子一方提供孤对电子，H＋提供空轨道。

(3)配位键的概念及表示方法①概念：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键。

②表示方法：配位键常用A―→B表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对或提供空轨道的原子。

2．配合物(1) 配合物的形成在盛有2 mL 0.1 mol·L－1的CuSO4溶液中，逐滴加入过量的浓氨水，观察到的现象是先生成蓝色沉淀，继续加氨水，沉淀溶解，最后变为蓝色透明溶液。

反应的离子方程式是①Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH＋4；②Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。

(2)[Cu(NH3)4]2＋(配离子)的形成：氨分子中氮原子的孤对电子进入Cu2＋的空轨道，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤对电子形成配位键。

配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为(如图所示)。

(3)配合物的概念：由提供孤对电子的配位体与接受孤对电子的中心原子以配位键结合形成的化合物。

如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。

(1)配合物的组成配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如下图所示：①中心原子或离子：提供空轨道，常见的是过渡金属的原子或离子，如Fe、Ni、Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。

②配位体：提供孤对电子的阴离子或分子，如H2O、NH3、CO；X－(F－、Cl－、Br－、I－)、OH－、SCN－、CN－等。

③配位数：直接与中心原子配位的原子或离子数目。

如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6。

④内界和外界：配合物分为内界和外界，其中配离子称为内界，与内界发生电性匹配的阳离子或阴离子称为外界，外界和内界以离子键相结合。

(2)配合物溶于水的电离情况配合物中外界离子能电离出来，而内界离子不能电离出来，通过实验及其数据可以确定内界和外界离子的个数，从而可以确定其配离子、中心离子和配位体。

例4下列不能形成配位键的组合是() A．Ag＋、NH3B．H2O、H＋C．Co3＋、CO D．Ag＋、H＋[答案] D[解析]配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag＋、H＋、Co3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO能提供孤电子对，所以能形成配位键，而D项Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对，所以不能形成配位键。

例5回答下列问题：(1)配合物[Ag(NH3)2]OH的中心离子是__________，配位原子是__________，配位数是__________，它的电离方程式是__________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，观察到的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)解释加入氨水后，现象发生变化的原因____________________________________________________________________________________________________________。

[答案](1)Ag＋N2[Ag(NH3)2]OH===[Ag(NH3)2]＋＋OH－(2)产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解(3)AgCl存在微弱的溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，向其中滴加氨水，Ag＋与NH3能发生如下反应：Ag＋＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋，会使沉淀溶解平衡向右移动，最终因生成[Ag(NH3)2]Cl而溶解[解析]在配合物[Ag(NH3)2]OH中，中心离子是Ag＋，配位原子是NH3分子中的N原子，配位数是2。

三、金属键1．金属键的概念及其实质(1)概念：金属中金属阳离子和自由电子之间存在的强烈相互作用。

(2)成键微粒：金属阳离子和自由电子。

(3)本质：金属阳离子和自由电子之间的电性作用。

2．金属键的特征(1)金属键没有共价键所具有的饱和性和方向性。

(2)金属键中的电子在整个三维空间运动，属于整块固态金属。

3．用金属键理论解释金属的下列物理性质(1)金属不透明，具有金属光泽。

[答案]当可见光照射到金属表面上时，固态金属中的“自由电子”能够吸收所有频率的光并很快放出，使得金属不透明并具有金属光泽。

(2)金属具有良好的延展性。

[答案]金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子间发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属具有良好的延展性。

(3)金属具有良好的导电性。

[答案]金属内部自由电子的运动不具有方向性，在外加电场的作用下，金属晶体中的“自由电子”发生定向移动而形成电流，使金属表现出导电性。

(4)金属具有良好的导热性。

[答案]当金属中有温度差时，通过不停运动着的“自由电子”与金属阳离子间的碰撞，把能量由高温处传向低温处，使整块金属表现出导热性。

例6下列关于金属键的叙述中，不正确的是()A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性C．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动[答案] B[解析]从基本构成微粒的性质看，金属键与离子键的实质，都属于电性作用，特征都是无方向性和饱和性；自由电子是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。

例7金属键的强弱与金属的价电子数多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半径大小也有关，金属阳离子半径越大，金属键越弱。

据此判断下列金属熔点逐渐升高的是()A．Li、Na、K B．Na、Mg、AlC．Li、Be、Mg D．Li、Na、Mg[答案] B[解析]金属键越强，金属的熔点越高。