化学键分子结构穆-课件(PP讲义T·精·选)

NH
4
H
HNH
H
BF4
F
FBF
F
3.1 价键理论
第三讲 化学键与分子结构
形成配键必须同时具备两个条件：
● 成键原子一方有孤对电子 ● 另一方有空轨道
第三讲 化学键与分子结构
共价键的性质可以通过键长、键角和键能 键的极性等键参数来描述。
⑷ 18+2电子构型
⑸ 9~17电子构型
第三讲 化学键与分子结构
三、晶格能（U） 1、定义：
气态正离子和气态负离子结合成 1mol离子晶体时所释放的能量 2、波恩—哈伯（Born-haber）循环计算晶格能
H
Na (s) + ½ F2 (g)
NaF (s)
S：升华能 108.8kJ·mol-1
s
分子是参与化学反应的基本单元，物质的 性质主要决定于分子的性质，而分子的性质又 是由分子的内部结构决定的。因此，探索分子 的内部结构对于了解物质的性质和化学反应规 律具有重要的意义。
第三讲 化学键与分子结构
离子键
3.1 化学键
一、离子键理论的基本要点
1、离子键
靠正负离子的静电引力而形成的化学键 2、离子键理论的基本要点
第三讲 化学键与分子结构
例1：HF分子的形成
F：
1s２ 2s２
2p2
2p2 2p1
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑
↓
H：
1s１
例2: He：1s２，其中无未配对电子。故不存在He２分子
3.1 价键理论
第三讲 化学键与分子结构
例： HCl的形成
H：1S1
Cl：1S2 2S2 2P6 3S2 3P5
↑
↑↓

➢ 不能解释最外层少于8个或多于8个的稳定结构，例如
[SiF6]2-、PCl5、BF3中的中心原子价层电子数分别为12， 10 和 12 (超价化合物)。
➢ 不能解释某些分子的一些性质。 例如O2 的顺磁性性。
•• ••
O O • •
•
•
•••
OO •
•
•
•
•••
O O • • • • •
• ••• •
2. 设共价分子中，所有原子的价电子数总和为nv（如果是离子，则相 应加上或减去相应的电荷）；
3. 设ns为共价分子中所有原子之间共享的电子总数（成键电子数）， ns = no - nv ， ns /2 = (no - nv )/2 = 成键的数目；
4. 令 nl 为 共 价 分 子 中 存 在 的 孤 电 子 数 （ 未 成 对 电 子 数 ） nl = nv - ns ， nl /2 = (nv - ns)/2 = 孤电子对数；
化学键与分子结构
2020/12/6
1
固体材料的结构类型？ 分子怎样结合成为固体物质？ 分子的形状？ 原子怎样结合成为分子？
原子结构 原子轨道 核外电子排布
离子键 共价键 金属键
分子间作用力 晶体结构 无定型结构
价电子对互斥
原子
分子
宏观物质
化学键（Chemical bond）
化学键 分子内部原子之间地强烈的吸引作用。 离子键（ionic bond）：离子化合物正负离子间强 烈的吸引作用。 共价键（covalent bond）：原子之间靠共用电子对 而产生的吸引作用。 金属键（Metallic bond）：金属原子或离子与自由 电子之间的强烈的吸引作用。
3
已明确的化学键类型

七、 晶体结构
根据组成晶体的基本粒子的性质及粒子间结合 力的性质，可将晶体划分为四大类：
•金属晶体
金属原子（离子），通过金属键
•离子晶体
正负离子，通过离子键
•分子晶体
分子，通过分子间作用力
•原子晶体
中性原子，通过共价键
7.1 等径球的堆积
(1) 简单立方堆积 (简单立方晶胞)
配位数：晶格中，一个原子（或离子）周 围环绕的原子（或离子）的数目。堆积紧密程 度的量度。
电子的运动使热运动扩展开来 • 延展性：由于自由电子的胶合作用，金属正
离子容易滑动
(2) 能带理论（分子轨道理论在金属键中的应用） 以金属Li为例：1s22s1
• 在金属Li中，N个Li的原子轨道组合成N个分子 轨道，分子轨道间能级差很小，可看成连续能级 而形成能带，电子按充填规则填入能带中。
能带 （连续能级）
8.3 金属合金
合金——含有元素混合物且具有金属特性的物质
取代合金
填隙合金
黄铜的晶体结构
钢的晶体结构
九、离子晶体
当电负性相差较大(>1.7)的金属原子和 非金属原子相互接近时，分别失去或得到电 子生成正离子和负离子。
正离子和负离子由于静电引力相互吸 引而形成离子化合物，离子化合物形成的结 晶状固体为离子晶体。在离子晶体中，正离 子和负离子形成离子键。
杂质缺陷
本征缺陷
所有高于完美晶体，升 高温度，晶格中粒子在平衡位置振动加剧， 有利于缺陷的形成。
杂质缺陷
在Si中掺杂P：N型（电子型）半导体 在Si中掺杂B：P型（空穴型）半导体
八、金属晶体
8.1 金属晶体结构
金属晶体是由圆球状的金属原子或离子以 确定的几何结构紧密堆积而成

第六章
化学键与分子结构
化学键的定义 (definition of chemical bond)
什么是化学键？
Color
2Na (s) + Cl2 (g)
银灰色 黄绿色
State
固体 气体
Electrical conductivity
极强
极弱
Elective
无变化 无变化
2NaCl (s)
无色
晶体
极弱 熔融导电
6.2 共价键理论
经典的Lewis学说 • 要点: 原子通过共用电子对形成的化学键
——共价键。 • 八隅体规则(octer rule) • Lewis学说的局限性:
无法解释共价键的本质 BF3分子中B原子外层只有6个电子 SF6分子中S原子外层有12个电子
价键理论
1927年， 德国化学家Heitler 和London VB法
键参数
1.键能：在101.3kPa下，298K时，将1mol理 想气体分子AB拆开为理想气态下的A、B原子 的过程的焓变，称为AB的键能（bond energy)。用EA-B表示。
例. NH3 (g) = NH2 (g) + H (g) D1 = 427kJ·mol-1 NH2 (g) = NH (g) + H (g) D2 = 375kJ·mol-1 NH (g) = NH (g) + H (g) D2 = 356kJ·mol-1 EN-H =1/3(D1+D2+D3) = 1158/3 = 386 kJ·mol-1
内容
6.1 离子键与离子的结构 6.2 共价键与分子结构 6.3 配位键与配位化合物 6.4 分子间力与氢键
6.1离子键理论

外表具有金属光泽，熔、沸点高，硬度较大， 有良好的导电性、导热性和延展性等。
化学工业出版社 5
（2）金属晶体的内部结构
晶格结点上排列的粒子是金属原子。 金属在形成晶体时将尽可能采取最紧密的方 式堆积起来，简称为金属密堆积。 金属一般密度较大，且配位数也较大。
化学工业出版社 6
配位数为8的体心立方密堆积 配位数为12的六方密堆积 配位数为12的面心立方密堆积
化学工业出版社18
镁原子的电子构型为3s2，Mg的3s带是 充满的。但是由于空的3p带与之部分重叠， 电子可以在导带中运动。
化学工业出版社19
对于导体而言，或者有半满的能带，或者满 带与空带有重叠，都形成了导带，使得电子可以 自由地运动。
对于绝缘体而言，不存在导带，而满带上的 电子跃迁到能量高的空带上，要跨越其中的禁带， 所需要的能量在一般情况下是无法获得的，所以 绝缘体不能导电。
化学工业出版社20
半导体如Si、Ge的满带和空带之间的禁带， 宽度较窄，在光照或者较小电场的作用下，满带 上的电子能够跨越禁带，进入上面的空带，从而 使得晶体具有一定的导电性。
化学工业出版社21
3.1.2 离子键理论
一、离子键及其特点
离子键就是由原子得失电子后，生成的正负 离子之间，靠静电作用而形成的化学键。
化学工业出版社27
体心型晶体
CsCl晶体的晶胞为正立方体，其中Cs+处
于由8个Cl-质点形成的正方体的中心（即体
心），同样，Cl-也处于由8个Cs+形成的正方
体的体心。
化学工业出版社28
面心型晶体
晶胞形状也是正立方体。立方体的八个角各 被一个粒子占据，六个面的中心也被一个粒子 占据着，阴、阳离子的配位数均为6。

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。
第16页，共150页。
【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。
第6页，共150页。
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。
●离子键的离子性大小取决于电负性差值大小
电负性差值越大，电子的偏向越明显，相互作用越强。
第32页，共150页。
4 影响离子键强度的因素
从离子键的实质是静电引力，影响 f大小的因素有：离子的 电荷 q 和离子之间的距离 r 。
f q q R2
➢离子的电荷愈大，半径愈小，离子键愈强。
第33页，共150页。
第27页，共150页。
2 离子键
由电负性相差很大元素所形成的化合物中组成的 质点是离子，连接异号电荷离子的作用力主要是静电 引力，这种化学键称为离子键。为了说明这类化合物的
原子相互结合的本质，人们提出了离子键理论。
第28页，共150页。
1 形成过程 -ne-
nNa(3s1)
+nenCl(3s23p5)
化学键与分子结构PPT课件演 示文稿
第1页，共150页。
（优质）化学键与分 子结构PPT课件

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2. 已明确了的化学键类型
电
离子配键
价 键
离子键 电价配键 离子偶极配键
配
电子对键 极 性 键 共价配键 键
双原
（单、双、 叁键）
非极性键
化 学 键
子共
价键 共
价 键
多原
子共
单电子键 三电子键 共轭 π 键
金 价键 多中心键属键上页 下页 目录 返回
8.2 离子键理论 Ionic bond theory
与 0.2
元素电负性的关系
0.4 0.6
01 04 09
0.8
15
1.0
22
1.2
30
1.4
39
1.6
47
1.8
55
2.0
63
2.2
70
2.4
76
也可用 Hannay & Smyth 公式 2.6
82
来计算键的离子性。
2.8
86
3.0
89
离子性=[16(△x)+3.5 (△x)2]×100% 3.2
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3. 晶格能 (lattice energy)
◆ 定义 1mol 的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收
的能量，以符号U 表示。
MX (S)
M+ (g) + X- (g)
◆ 作用 度量离子键的强度。晶格类型相同时，U与正、
负离子电荷数成正比，与离子间距离r0成反比。
化合物
NaF NaCl NaBr NaI
计算值 (波恩-兰达公式)
1008 811.3 766.1 708.4 902.0 755.2 718.8 663.2 797.5 687.4 659.8 623.0

2.下列物质中，既含有离子键，又含有非极性 共价键的是 （ B ） A、NaOH B、Na2O2 C、CaCl2 D、H2O
３、判断下列物质中化学键的类型，若有共价键 则指出共价键的类型。
1.KHS
4.SiO2
2.CaF2
5.干冰
3.金刚石
6.HClO
7.H2O2
10.Mg3N2
8.C60
11.CH3CHO
Na+和Cl+之间存在离子键，离子键 是强烈的静电作用。
[思考] ⑵CO2 的熔点只有 -56.2℃ ，即干冰只要吸收少 量的热就能熔化或者升华。这又说明什么？ 说明在干冰中，CO2分子间存在的作用 力相对与化学键要微弱得多。
分子间作用力，又称范德瓦耳斯力。 范德瓦耳斯力 化学键 相邻原子间 的相互作用
练习2、下列事实与氢键有关的是 （ B） A. 水加热到很高的温度都难以分解 B. 水结成冰体积膨胀，密度变小 C. CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质 量增大而升高 D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
4、教学必须从学习者已有的经验开始。——杜威 5、构成我们学习最大障碍的是已知的东西，而不是未知的东西。——贝尔纳 6、学习要注意到细处，不是粗枝大叶的，这样可以逐步学习摸索，找到客观规律。——徐特立 7、学习文学而懒于记诵是不成的，特别是诗。一个高中文科的学生，与其囫囵吞枣或走马观花地读十部诗集，不如仔仔细细地背诵三百首诗。——朱自清 8、一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。——列宁 9、学习和研究好比爬梯子，要一步一步地往上爬，企图一脚跨上四五步，平地登天，那就必须会摔跤了。——华罗庚 10、儿童的心灵是敏感的，它是为着接受一切好的东西而敞开的。如果教师诱导儿童学习好榜样，鼓励仿效一切好的行为，那末，儿童身上的所有缺点就会没有痛苦和创伤地不觉得难受地逐渐消失。——苏霍姆林斯基 11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德 12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰 15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东 18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁 19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫· 托尔斯泰 20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰· 贝勒斯 22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根 23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东 25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基 13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚52、若不给自己设限，则人生中就没有限制你发挥的藩篱。 53、希望是厄运的忠实的姐妹。 54、辛勤的蜜蜂永没有时间悲哀。 55、领导的速度决定团队的效率。 56、成功与不成功之间有时距离很短只要后者再向前几步。 57、任何的限制，都是从自己的内心开始的。 58、伟人所达到并保持着的高处，并不是一飞就到的，而是他们在同伴誉就很难挽回。 59、不要说你不会做！你是个人你就会做！ 60、生活本没有导演，但我们每个人都像演员一样，为了合乎剧情而认真地表演着。 61、所谓英雄，其实是指那些无论在什么环境下都能够生存下去的人。 62、一切的一切，都是自己咎由自取。原来爱的太深，心有坠落的感觉。 63、命运不是一个机遇的问题，而是一个选择问题；它不是我们要等待的东西，而是我们要实现的东西。 64、每一个发奋努力的背后，必有加倍的赏赐。 65、再冷的石头，坐上三年也会暖。 66、淡了，散了，累了，原来的那个你呢？ 67、我们的目的是什么？是胜利！不惜一切代价争取胜利！ 68、一遇挫折就灰心丧气的人，永远是个失败者。而一向努力奋斗，坚韧不拔的人会走向成功。 69、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由信心跨出第一步。 70、平凡的脚步也可以走完伟大的行程。 71、胜利，是属于最坚韧的人。 72、因害怕失败而不敢放手一搏，永远不会成功。 73、只要路是对的，就不怕路远。 74、驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想，不放弃一点机会，不停止一日努力。3、上帝助自助者。 24、凡事要三思，但比三思更重要的是三思而行。 25、如果你希望成功，以恒心为良友，以经验为参谋，以小心为兄弟，以希望为哨兵。 26、没有退路的时候，正是潜力发挥最大的时候。 27、没有糟糕的事情，只有糟糕的心情。 28、不为外撼，不以物移，而后可以任天下之大事。 29、打开你的手机，收到我的祝福，忘掉所有烦恼，你会幸福每秒，对着镜子笑笑，从此开心到老，想想明天美好，相信自己最好。 30、不屈不挠的奋斗是取得胜利的唯一道路。 31、生活中若没有朋友，就像生活中没有阳光一样。 32、任何业绩的质变，都来自于量变的积累。 33、空想会想出很多绝妙的主意，但却办不成任何事情。 34、不大可能的事也许今天实现，根本不可能的事也许明天会实现。 35、再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。 36、失败者任其失败，成功者创造成功。 37、世上没有绝望的处境，只有对处境绝望的人。 38、天助自助者，你要你就能。 39、我自信，故我成功；我行，我一定能行。 40、每个人都有潜在的能量，只是很容易：被习惯所掩盖，被时间所迷离，被惰性所消磨。 41、从现在开始，不要未语泪先流。 75、自己选择的路，跪着也要走完。

Fe [Ne]3s23p63d64s2 Fe2+ [Ne]3s23p63d6 最外层14个电子
Cr [Ne]3s23p63d54s1 Cr3+ [Ne]3s23p63d3 最外层11个电子
Mn [Ne]3s23p63d64s2
Mn2+
2020/10/16
[Ne]3s23p63d5
最外层13个电子 17
离子的半径
当正负离子间的吸引力和核外电子与电 子之间以及原子核之间的排斥力达到平衡 时，正负离子之间保持着一定的平衡距离， 这个距离叫核间距，常用符号d表示。
正负离子半径与 核间距的关系
2020/10/16
18
离子半径大致有如下变化规律：
（1）周期表中个主族元素中，自上而下电 子层数依次增多，具有相同电荷数的同族离 子半径依次增大；
以常出现例外情况。
2020/10/16
6
正、负离子之间通过静电作用而形成的化学 键叫离子键。
离子键的本质：库仑力。 离子所带电荷越大、离子之间的距离越小， 则离子键越强。
由离子键形成的化合物叫离子型化合物。
离子型化合物形成的结晶状固体叫离子晶体。
2020/10/16
7
9.1.2 离子键的特点
● 本质是静电引力（库仑引力） ● 没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定） ● 键的极性与元素的电负性有关
成2离020/子10/1键6 ，若小于1.7则可以判定二者之间形成共价键12。
9.1.3 离子的特征
一般离子具有三个重要的特征：离子的电荷、 离子的半径和离子的电子构型。
离子的电荷
离子的电荷对离子的性质和所组成的离子 型化合物的性质都有很大的影响。
如
Fe3+

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。
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
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
特点： 无方向性、无饱和性
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。
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 带中的空分子轨道中去，从而导电。绝缘体和半导体中不存在导 带，这是它们的共同点，不同的是满带和空带之间的禁带的能量间 隔不同。一般绝缘体的能量间隔大，一般电子很难获得能量跃过禁 带；而一般半导体的能量间隔，在一定条件下，少数高能电子能跃 过禁带而导电。
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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
理论，了解化学键的成键本质。 重 点： 共价键的基本理论。 难 点： 分子轨道理论。
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
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。