化学键与物质结构
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化学中的化学键与结构化学中的化学键与结构是研究化学物质内部原子之间的连接方式和空间排布的重要内容。
通过了解化学键和分子结构,我们可以更好地理解物质的性质和反应规律。
本文将介绍化学键的种类及其特点,以及分子的结构与性质之间的关系。
一、离子键离子键是由正负电荷吸引而形成的化学键。
在离子键中,电子由一种原子转移给另一种原子,形成正负离子。
正负离子之间的静电吸引力将它们紧密地连接在一起。
典型的例子是氯化钠,其中钠离子和氯离子通过离子键结合在一起。
二、共价键共价键是通过原子间电子的共享形成的化学键。
在共价键中,两个原子靠近并共享一个或多个电子对。
共价键可以分为单键、双键和三键,取决于原子间共享的电子对数量。
例如,氧气中的氧分子(O2)通过双键连接在一起。
三、金属键金属键是金属元素之间形成的特殊化学键。
在金属键中,金属原子失去外层电子,形成正离子,这些正离子被自由移动的电子云所包围。
这些电子云形成了金属键,使得金属原子紧密地排列在一起。
金属键的典型代表是金属钠(Na)。
四、氢键氢键是氢原子与电负性较高的原子之间形成的化学键。
在氢键中,一个氢原子与一个电负原子形成键,这个键是由氢原子电子与另一个原子的较强吸引力形成的。
氢键在水分子中起着重要作用,影响了水的特殊性质,如高沸点和表面张力。
分子结构与性质的关系分子的结构与其性质密切相关。
分子的结构可以影响其形状、相对位置以及化学键的性质。
这些因素决定了分子的化学性质、物理性质以及与其他分子之间的相互作用。
以有机化合物为例,它们的分子结构可以通过碳骨架和它们所连接的官能团来描述。
不同的碳骨架和官能团可以赋予有机化合物不同的化学性质。
例如,烷烃类化合物由于其单键结构而具有较低的反应性,而烯烃类化合物由于存在双键结构而具有较高的反应性。
此外,分子的空间排布也对化学性质产生重要影响。
例如,立体异构体是指具有相同分子式但空间构型不同的化合物。
由于它们的空间结构差异,立体异构体的化学性质也不同。
化学键与分子结构化学键和分子结构是化学中两个重要的概念,它们影响着物质的性质和反应方式。
化学键指的是将原子结合在一起的力,而分子结构则表示物质中原子的排列方式。
下面将详细讨论化学键的种类以及它们在形成分子结构中的作用。
1. 离子键离子键是由正负电荷之间的相互作用力形成的。
在离子化合物中,金属原子通常失去电子变为正离子,非金属原子则得到电子形成负离子。
这些正负离子通过吸引力结合在一起,形成离子晶格。
离子键的典型代表是氯化钠(NaCl),其中钠离子和氯离子通过强烈的静电作用相互吸引。
2. 共价键共价键是通过两个原子间相互共享电子而形成的。
共价键可进一步分为极性共价键和非极性共价键。
非极性共价键在原子间平均共享电子,反映了原子间的平等关系,如氢气(H2)。
而极性共价键中,一个原子对电子的吸引力比另一个更强,导致电子在共价键中不对称分布。
水分子(H2O)中氧原子对电子的吸引力比氢原子强,因此氧原子部分带负电荷,而氢原子则部分带正电荷。
3. 金属键金属键是金属原子间的一种特殊化学键。
在金属晶体中,金属原子失去外层电子形成正离子,而这些正离子被自由移动的电子所包围。
金属键的特点在于电子可在整个晶体中自由移动,因此金属具有优良的导电性和热传导性。
典型的金属化合物是铁(Fe),其中铁原子通过金属键形成具有结晶结构的金属晶体。
化学键在形成分子结构时起到了至关重要的作用。
不同种类的化学键决定了分子的性质和反应方式。
比如,离子键的极性和强度决定了离子化合物的溶解性和熔点;共价键决定了分子的结构和相对稳定性;金属键则赋予金属物质特有的导电性和塑性。
总结起来,化学键与分子结构密不可分。
通过了解不同种类的化学键以及它们的作用,我们可以更好地理解物质的性质和相互作用,进一步推动化学科学的发展与应用。
以上就是关于化学键与分子结构的文章内容。
通过对化学键种类和其在分子结构中的作用的了解,我们能够更好地理解化学现象和物质性质的本质。
化学键与分子结构的关系化学键是在化学反应中形成的一种化学结合。
它对于构建分子结构和决定物质的性质至关重要。
在化学中,共价键、离子键和金属键是最常见的三种化学键。
本文将讨论这些化学键与分子结构之间的关系。
1. 共价键与分子结构共价键是由两个非金属原子之间的电子共享形成的。
电子共享能力的不同可以导致不同类型的共价键,如单、双或三重共价键。
共价键的形成决定了分子的几何结构和空间构型。
例如,水分子(H2O)由两个氢原子和一个氧原子组成。
每个氢原子与氧原子之间通过共用电子配对形成共价键。
由于氧原子比氢原子更电负,它的电子云更集中,在分子中形成了两个类似于“V”形的共价键角度约为104.5度。
这种几何结构使水分子呈现出极性,并导致了一系列特殊的性质,如高沸点、高表面张力和溶解度。
2. 离子键与分子结构离子键是由一个阴离子和一个阳离子之间的电荷吸引力形成的。
在离子键中,电子从金属原子转移到非金属原子,形成正负电荷,从而吸引彼此。
离子键的强度比共价键高得多,因此离子化合物通常具有高熔点和硬度。
例如,氯化钠(NaCl)是一个由钠离子和氯离子组成的晶体。
钠离子失去一个电子成为正离子,氯离子获得一个电子成为负离子,通过电的吸引力形成了离子键。
这种离子结构使得氯化钠在固态下是一个晶体,但在溶液中则以离散的离子存在。
3. 金属键与分子结构金属键是由金属原子间的电子云共享形成的。
金属键在金属中形成一个连续的电子海,并对金属的性质产生重要影响。
金属键具有高导电性(电子在金属中的自由移动),高热导率和可塑性。
例如,铁(Fe)是一个典型的金属元素。
铁原子通过金属键形成一个紧密排列的网络,在其中电子可以自由移动。
这种金属结构使铁具有特殊的性质,如高强度、高熔点和良好的导电性。
总而言之,化学键的类型直接决定了分子结构的几何形状和物质的性质。
共价键决定了分子的形状和极性,离子键导致形成离子晶体,而金属键形成具有特殊物理性质的金属结构。
物质结构与化学键的类型物质的结构是由原子和分子之间的排列方式所决定的,而化学键则是负责连接原子或分子的力。
不同类型的化学键决定了物质的性质和用途。
在本文中,将探讨物质结构与化学键的类型及其相关性质。
1. 金属键金属键是金属元素之间形成的键,它是由金属原子的自由电子在整个金属结构中流动而形成的。
金属键通常由金属元素构成的合金中存在,如铁、铜和铝。
金属键的特点是导电性和导热性高,具有良好的延展性和塑性。
2. 离子键离子键是由正离子和负离子之间的电荷相互作用形成的。
它通常由金属元素和非金属元素形成的化合物中存在,如氯化钠(NaCl)。
离子键的特点是具有高熔点和高沸点,具有良好的溶解性和电导性。
3. 共价键共价键是非金属元素之间或非金属元素与氢原子之间形成的键。
共价键是通过共享电子对来保持原子间的连接。
根据电子的共享程度和键的极性可以将共价键分为极性共价键和非极性共价键。
共价键的特点是具有中等的熔点和沸点,不导电。
4. 非键非键是指分子内部原子或离子之间的相互作用。
非键通常是由分子内部的各部分电子云之间的静电相互作用力形成的。
非键的存在可以影响分子的性质,如物理性质和化学反应性。
物质的结构和化学键的类型直接影响着物质的性质和用途。
通过改变物质的结构和化学键的类型,可以调控其特性和性能,进而创造出具有不同功能和应用的物质。
总结:本文讨论了物质结构与化学键的类型。
金属键是金属元素之间形成的键,具有导电性和导热性。
离子键是由正离子和负离子之间形成的键,具有高熔点和高沸点特性。
共价键通过共享电子对维持原子间的连接,分为极性共价键和非极性共价键。
非键是指分子内部的相互作用,会影响物质的性质和化学反应性。
物质的结构和化学键类型决定了物质的性质和用途,在实际应用中可以通过改变结构和键类型来调控特性。
化学物质的分子结构与化学键化学物质的分子结构和化学键是化学学科中的重要概念,它们对于我们理解物质的性质和反应机理至关重要。
本文将介绍化学物质的分子结构和化学键的定义、特征以及它们在化学中的应用。
一、化学物质的分子结构化学物质的分子结构是指由原子通过化学键连接而形成的结构。
分子结构决定了物质的性质和行为。
根据化学键的类型和排列方式,分子可以分为离子化合物和共价化合物。
1. 离子化合物的分子结构离子化合物是由正离子和负离子通过离子键连接而成的。
离子键是一种强的电子吸引力,由电子从金属原子或碱金属离子转移到非金属原子或非金属原子形成的。
在离子化合物中,正离子和负离子通过离子键形成晶体格子结构。
例如,氯化钠(NaCl)是一种常见的离子化合物,其中钠离子(Na^+)和氯离子(Cl^-)通过离子键连接在一起。
钠离子失去一个电子形成正离子,而氯离子获得一个电子形成负离子。
2. 共价化合物的分子结构共价化合物是由原子通过共价键连接而成的。
共价键是一种共享电子对的形式,它形成于非金属原子之间,共享电子对使得原子能够实现稳定的电子配置。
例如,甲烷(CH4)是一种共价化合物,它由一个碳原子和四个氢原子组成。
在甲烷中,碳原子与四个氢原子通过共价键连接。
碳原子共享一个与每个氢原子的电子,形成共价键。
这种共享电子对使得甲烷分子保持稳定。
二、化学键的类型化学键是连接原子的物理力,它决定了分子的稳定性和性质。
常见的化学键主要包括离子键、共价键和金属键。
1. 离子键离子键是由于正负离子之间的静电吸引而形成的。
正负离子之间强大的电子吸引力使它们结合成晶体结构。
离子键通常出现在金属与非金属之间的化合物中,如金属氧化物和金属氯化物。
2. 共价键共价键是非金属原子之间通过共享电子对形成的。
共价键通常在化合物中形成,从而形成共价化合物。
共价键的强度取决于原子间的电子云重叠程度。
共价键可以进一步细分为单键、双键和三键。
3. 金属键金属键主要出现在金属元素之间。
物质结构知识点总结归纳一、原子结构1. 原子的组成原子由原子核和电子组成,原子核由质子和中子组成。
质子带正电荷,中子不带电。
质子和中子统称为核子。
原子核由质子和中子组成,是原子的重心。
电子负责形成原子的外部电子云层。
电子云层的电子以不同轨道绕原子核运动,轨道称为能级。
2. 元素和同位素元素是由同一种原子核组成的一类原子的总称。
元素的主量子数决定了它的化学性质。
同位素是指原子核内质子数相同,但中子数不同的原子。
同位素的存在使某个元素具有多种类型,但其化学性质相同。
3. 周期表元素周期表按照元素的原子序数排列,原子序数是元素的质子数。
周期表的横行称为周期,纵列称为族。
元素的周期和族数决定了元素的电子排布规律和化学性质。
4. 电子排布规律对于s轨道,最大可容纳2个电子;对于p轨道,最大可容纳6个电子;对于d轨道,最大可容纳10个电子;对于f轨道,最大可容纳14个电子。
电子填充规律遵循能级最低原则和保两性原则。
二、化学键1. 离子键离子键是一种化学键,形成于金属和非金属之间,非金属元素倾向于吸收金属元素的电子形成阴离子,金属元素倾向于失去电子形成阳离子。
离子键的化合物的性质通常为高熔点和易溶于水。
2. 共价键共价键是一种化学键,形成于非金属元素之间。
当原子核周围的电子能级相互重叠,形成共享电子对,就形成了共价键。
共价键的特点是化合物通常为固体、液体或气体,并且通常不溶于水。
3. 金属键金属键是一种化学键,形成于金属元素之间。
金属锁的原子核和电子云大量重叠形成一个离域电子云,这些电子可以在金属中自由流动,形成金属键。
金属键的特点是导电性高、热导性高,而且具有延展性和韧性。
4. 共价键的性质共价键的性质取决于成键原子的电负性差异,电负性差异越大,成键越容易形成,共价键会变得越极性。
三、晶体结构1. 离子晶体结构离子晶体由正负离子构成。
正负离子间通过静电作用形成强大的结晶力,使得其特点是具有高熔点和易溶于水。
物质的分子结构和化学键一、引言在化学领域,研究物质的分子结构和化学键是非常重要的。
物质的分子结构与其性质息息相关,而化学键则是构成分子的基本力量。
本文将深入探讨物质分子结构和化学键的相关概念、特性和应用。
二、物质的分子结构1. 分子的概念和组成分子是物质的最小可独立存在的粒子,由原子通过原子间的化学键连接而成。
分子的组成取决于物质中的原子种类和数量。
2. 分子式和结构式分子式用化学符号表示分子的组成,如H2O表示水分子,而结构式则通过化学键的连接方式展示分子的空间结构。
3. 分子的空间排布分子在空间中通过化学键的排列方式形成特定的结构。
分子的空间排布对于物质的性质具有决定性影响。
例如,立体异构体的存在导致了同分异构体的形成。
三、化学键1. 化学键的定义和类型化学键是原子之间形成的电子云附近的相互作用力。
根据原子之间电子的共享或转移程度,化学键可分为共价键、离子键和金属键。
2. 共价键共价键是通过电子的共享而形成的键,常见于非金属元素之间。
共价键的特点是电子偏向较均匀,并形成共用电子对。
共价键的强度取决于共享电子对的数量和空间分布。
3. 离子键离子键是由正负离子之间的电荷吸引力而形成的键。
离子键通常存在于金属与非金属之间或是多原子离子之间。
离子键的强度与离子的电荷大小和离子半径相关。
4. 金属键金属键是金属原子之间通过自由电子互相吸引形成的键。
金属键的特点是电子高度移动性和相对宽松的电子排布。
五、化学键的应用1. 反应速率和能量释放化学键在化学反应中起到关键的作用。
反应过程中,键的形成和断裂导致了能量的吸收和释放,直接影响了反应的速率和热效应。
2. 分子间力和物质性质物质的性质与其分子间力密切相关。
化学键的类型和强度决定了物质的密度、熔点、沸点和溶解度等特性。
3. 材料设计和催化反应通过理解和控制化学键,可以设计出具有特定性能的材料,并开发出高效催化剂。
例如,通过改变聚合物链的结构和键的数量,可以调节材料的强度、硬度和柔韧性。
化学键与化学结构化学键与分子结构的影响化学键与分子结构的影响化学键是构成物质的基本单位,它对分子结构的形成和性质的表现具有重要影响。
本文将从共价键、离子键和金属键三个方面,探讨化学键对分子结构的影响,并分析不同类型化学键在化学反应、物理性质和化学性质方面的作用。
一、共价键共价键是两个原子通过共用电子对而形成的键。
它对分子结构的影响主要表现在以下几个方面:1. 空间结构:共价键会导致分子原子之间形成特定的空间排列方式。
以水分子为例,氧原子与两个氢原子通过共享电子形成两个O―H共价键,使得水分子具有呈角度为104.5°的三角锥形结构。
这种特定的空间结构使水分子具有极性,并影响了水的溶解性、表面张力等性质。
2. 化学反应:共价键的性质直接决定了分子的化学反应活性。
比如氧气分子中的两个氧原子通过共用两对电子而形成O=O双键,使得氧气具有较高的反应活性,容易与其他物质发生氧化反应。
另外,共价键的键能、键长和键角等参数也会影响反应速率和反应平衡。
3. 物理性质:共价键的强度直接关系到分子的物理性质。
分子中共价键越多、越强,分子间的吸引力越大,使得分子之间的相互作用增加。
这种增强的相互作用力会导致分子的沸点和熔点升高,且通常与分子的分子量成正比。
二、离子键离子键是由正负电荷之间的静电吸引力形成的。
它对分子结构的影响主要有以下几点:1. 构建晶格:离子键常常导致离子结晶的形成。
例如,氯化钠中的钠离子和氯离子通过离子键相互结合,形成规则的立方晶格结构。
这种结构使得氯化钠晶体具有高熔点、良好的溶解性和导电性。
2. 高熔点和硬度:离子键的强度较大,使得离子化合物具有高熔点和硬度。
这是因为离子键是由电荷之间的强烈吸引力构成,需要克服较大的能量才能破坏离子晶体的结构。
3. 电导性:在溶液中或熔融状态下,离子键可以导电。
这是因为离子键在熔融或溶解时,离子具有自由运动的能力,能够导电。
但在固态下,离子晶体中的离子位置固定,不能导电。
化学键与分子的结构化学键是指原子之间形成的各种相互作用力,它在化学反应中起到了重要的作用。
化学键的类型多种多样,包括离子键、共价键和金属键等。
通过不同类型的化学键,原子能够结合形成分子,从而构建出各种物质的结构。
一、离子键离子键是由正负电荷之间的相互作用力所形成的化学键。
它通常发生在金属和非金属之间或者非金属之间。
离子键的形成过程涉及到原子的电离和电子的转移。
在一个化学反应中,一个原子失去一个或多个电子,成为正离子;另一个原子获得这些电子,成为负离子。
正离子和负离子之间的静电吸引力就形成了离子键。
离子键通常具有较高的熔点和沸点,因为它们之间的相互作用力较强。
二、共价键共价键是由共享电子对形成的化学键。
它通常发生在非金属原子之间。
共价键的形成过程涉及到原子之间电子的互相吸引力。
原子通过共享电子对来实现稳定的电子配置。
共价键的强度通常取决于原子间的电负性差异。
电负性较大的原子对电子的吸引力较强,形成的共价键也较强。
共价键可以分为单键、双键和三键等,取决于原子间共享的电子对数目。
三、金属键金属键是在金属原子之间形成的化学键。
金属键的特点是原子之间的电子云相互重叠,形成一个大的电子云。
金属原子之间的吸引力主要来自于这个共享的电子云中的自由电子。
这种形成方式使得金属键具有很好的导电性和热导性。
金属键通常是非局域化的,也就是不局限于特定的两个原子之间,而是在整个金属中形成。
不同类型的化学键在分子的结构中起到了不同的作用。
离子键常见于离子晶体的结构中,如氯化钠。
共价键通常构成了有机物和分子化合物的基本结构,如甲烷分子。
金属键则是金属晶体的基础,如铜。
通过这些化学键的组合和排列,我们可以构建出多样化的分子结构,从而实现了丰富多样的化学反应和性质。
总结起来,化学键是分子结构的重要组成部分。
离子键、共价键和金属键等不同类型的化学键在分子中起到了不同的作用。
通过理解和研究化学键与分子结构之间的关系,我们可以深入探索物质的性质和化学反应的机理,从而推动化学科学的发展。
第三讲(3学时) 化学键与物质结构基础教学要求了解共价键理论要点。
掌握σ键、π键的形成方式和特点。
区别键的极性和分子的极性。
了解用杂化轨道理论解释分子的空间构型。
了解分子间力,氢键及其对物质重要性质的影响。
教学重点和教学难点σ键、π键的形成方式和特点,杂化轨道理论。
3.1 共价键物质结构结构的内容是:分子组成、分子空间结构和分子形成时的化学键键参数:用各种不同的化学量对化学键的各种属性的描述。
1. 键能:在101.3 kPa,298 K下,断开1 mol AB理想气体成A、B时过程的热效应,称AB 的键能,即离解能。
记为△HӨ298(AB)。
AB(g) = A(g) + B(g)△HӨ298(AB)键能越大键越稳定,对双原子分子来说分子就越稳定或化学惰性。
一般单键键能小于双键键能,双键键能小于叁键键能。
但双键和叁键的键能与单键键能并无简单的倍数关系。
对双原子分子间形成的键:同核双原子分子同族元素从上到下键能下降,因为原子半径增大而成键能力下降;异核双原子分子在核间距一样(或几乎一样)时,电负性相差越大,键越稳定。
2. 键长键长:成键两原子的核间的平衡距离。
平衡距离是因为分子处于振动之中,核间距离在不断变化之中。
原子核间距离越短,化学键越稳定。
3. 键角键角:同一分子中键与键的夹角。
键角与成键原子的成键轨道有关,在成键轨道确定时还决定于成键原子的价层电子键角用于说明分子的空间结构,对分子的性质尤其是物理性质有推导作用。
过小的键角意味着分子张力大,稳定性下降。
4 . 键的极性由于成键两原子的正负电荷中心不重合而导致化学键的极性。
正负电荷重心不重合的化学键称极性键。
正负电荷重心重合的化学键叫非极性键。
一般来说,对同原子形成的化学键,若其所处环境相同,则形成非极性键,异原子形成化学键则肯定是极性键。
离子键是最强的极性键。
对共价键来说,极性越大,键能越大。
5 . 分子的性质分子的极性是由化学键的极性引起,组成分子的化学键若都无极性,则分子肯定无极性;而若组成分子的化学键有极性,则要看分子的结构情况以判断有无极性,若整个分子的正负电荷重心重合则无极性,否则有极性。
分子极性的大小用偶极矩来衡量:μ=q·d,其中q为点电荷,单位为库仑;d为点电荷间距离,单位是m,μ为偶极矩,单位是C ·m。
电负性差值越大,极性越大,双原子分子的偶极矩越大。
3.2 离子键依靠阴阳离子间的静电作用形成的化学键称为离子键。
阴阳离子不可能无限靠近,离子的核外电子以及原子核间都有强烈相互作用,最后在一适当距离达到平衡,即斥力和引力相等。
离子键的特征:因离子的电荷是球形对称的,故只要空间条件允许,可尽可能多地吸引异号电荷的离子,离子键没有饱和性。
在离子晶体中,每个正离子吸引晶体内所有负离子,每个负离子也吸引所有正离子。
异号离子可沿任何方向靠近,在任何位置相吸引,故离子键没有方向性。
不可能有100%的离子键;成键原子电负性差值越大,离子键成分越高。
离子键成分超过50%的化学键为离子键,此时电负性相差约为1.7。
含离子键的化合物为离子化合物。
离子键百分数和离子键强弱是两码事,与化学键的强弱也无直接关系。
3.3 价键理论1、现代价键理论要点成键两原子必须有成单电子;成键时成单电子必须自旋方向相反,在核间电子云密度最大形成稳定化学键;因此,共价键有饱和性,成单电子的数目就是成键数目;共价键也有方向性,沿轨道方向重叠可产生最大重叠,形成的键最稳定;在所有轨道中只有s轨道无方向性,只有s轨道之间形成的键无方向性。
2、化学键σ键:沿电子云最大方向头碰头重叠形成的化学键。
头碰头重叠是最有效的重叠,故形成的化学键最稳定。
s轨道无方向性,故有s轨道参与形成的化学键一定是σ键。
π键:成键两原子在已形成σ键的情况下其它轨道不可能再以头碰头方式重叠,可以肩并肩方式重叠形成π键。
肩并肩重叠不如头碰头重叠有效,故π键稳定性一般不如σ键。
π键是两原子间形成的第二、第三键。
s轨道只参与形成σ键一种,p轨道可以形成σ键和π键两种键,d轨道可以形成σ键、π键和δ键三种键,f轨道能否成键尚未有定论。
3、轨道的杂化原子轨道在成键时是将参与成键的几个轨道重新组合成数目相同的等价(简并)轨道,这个过程称为杂化。
∙只有能量相近的轨道才能进行杂化;∙杂化后的轨道形状和能量完全一样,但方向不同;∙杂化前后轨道总数目不变;∙杂化以后的轨道电子云更加集中在某一方向上,故其成键能力强于未杂化的轨道。
杂化轨道只能填充孤电子对或σ键上电子。
4、杂化类型杂化类型决定于成键中心原子的价轨道和成键时的方式。
价轨道为ns np,则有四个轨道,最多可有四个轨道参与杂化。
最多形成四个σ键,如sp杂化,sp2杂化,sp3杂化。
∙sp杂化是由1个s轨道和1个p轨道杂化,形成2个sp杂化轨道。
2个sp杂化轨道为使排斥力最小,要尽量远离,呈直线形颁布,轨道夹角为180o。
若2个sp 杂化轨道均形成σ键,形成的分子为直线形。
如BeCl2、BeH2、HgCl2等分子。
∙sp2杂化是由1个s轨道和2个p轨道杂化,形成3个sp2杂化轨道。
3个sp2杂化轨道沿平面三角形的三个顶点分布,排斥力最小,轨道夹角为120o。
若3个sp2杂化轨道均形成σ键,形成的分子为平面三角形。
如BF3、BBr3、HCHO、CH2=CH2、COCl2等分子或离子。
∙sp3杂化是由1个s轨道和3个p轨道杂化,形成4个sp3杂化轨道。
4个sp3杂化轨道沿四面体的四个顶点分布,排斥力最小,轨道夹角为109o28’。
若4个sp2杂化轨道均形成σ键,形成的分子为四面体。
如CH4、CCl4、ClO4-等分子或离子。
∙sp3不等性杂化是指具有孤电子对的原子轨道参与的sp3杂化。
如NH3、H2O、H2S 等分子。
四个杂化轨道在空间的分布不再是正四面体,NH3为三角锥形,H2O、H2S为V形。
若价轨道为ns np nd或(n-1)d ns np,则可有多个轨道参与杂化,形成多个σ键,如s p3d2杂化,d2sp3杂化。
若中心原子的价电子数目多于价轨道时形成不等性杂化,即部分价电子以孤电子对进入杂化轨道。
3.4 分子间作用力分子间作用力由范德华(Van der Waals)提出,又称范德华力,按作用力的产生原因分三种力:取向力、诱导力、色散力。
1.取向力极性分子之间偶极的定向排列而产生的作用力, 称取向力。
取向力特点:只有极性分子之间才会产生。
分子偶极越大,取向力越大。
2.诱导力极性分子诱导其它分子产生偶极(非极性分子)或附加偶极(极性分子)。
诱导出的偶极再定向排列而产生的作用力,称诱导力。
诱导力特点:只有极性分子存在才会产生;极性分子极性越大,诱导力越大,被诱导分子的变形性越大,诱导力越大。
诱导能力强的分子其变形成性往往越差,而变形性强的分子其诱导能力又差。
故诱导力绝不是分子间的主导作用力,永远是很次要的作用力。
3.色散力分子中电子和原子核的瞬间位移而产生瞬间偶极,瞬间偶极的作用只能产生于相邻分子间,这种相互吸引便是色散力,称色散力。
色散力特点:任何分子间均有色散力;分子变形性越大,色散力越大。
分子量越大,色散力越大,重原子形成的分子色散力大于轻原子形成的分子的色散力。
除极少数极性极强的分子外,色散力是分子间的主流作用力。
4.分子间力特点作用力远不如化学键,一般小于 40kJ/mol,比化学键键能小10~100倍。
分子间力的作用距离在数百pm,比化学键作用距离长。
且因为是电荷作用,故无饱和性,而且色散力还无方向性。
对大多数分子色散力是主要的,故一般用色散力的大小便可判断其分子间力的大小。
分子间作用力对物质的熔点沸点、溶解度,表面吸附等起作用。
3.5 氢键1.氢键的形成条件:∙必须是含氢化合物,否则就谈不上氢键。
∙氢必须与电负性极大的元素成键,以保证键的强极性和偶极电荷。
∙与氢成键的元素的原子半径必须很小。
只有第二周期元素才可。
∙与氢形成氢键的另一原子必须电子云密度高,即需有孤电子对,且半径小,以保证作用距离较近。
2.氢键的特点一般是静电作用,但它有方向性,即孤电子对的伸展方向。
一般情况下也有饱和性,即氢与孤电子对一一对应。
作用力一般在40 kJ/mol左右,比化学键低一个数量级,但某些情况下氢键可能转化为化学键。
氢键强于分子间作用力。
要想形成强氢键,一般要求氢与N、O、F三元素之一形成化学键。
氢键的强弱与跟它成键的元素电负性和半径大小有关,电负性越大,氢键越强,原子半径越小,氢键越强。
键极性越大,氢键越强,负电荷密度越高,氢键越强。
氢键有分子间氢键和分子内氢键。
分子间氢键相当于使分子量增大,色散力增大,故熔沸点升高,极性下降,水溶性下降;分子内氢键未增大分子量,却使分子极性下降,故熔沸点下降,水溶性也下降。