05第一章 第三节 化学键
- 格式：doc
- 大小：30.50 KB
- 文档页数：2
第三节 化学键
[复习]
[新课]
化学上把分子中相邻原子间强烈的相互作用称为化学键。根据分子中各原子间相互结合时作用力的不同，化学键可分成离子键、共价键和金属键等三种，
本节重点介绍离子键和共价键。
一、离子键
(一)离子键的形成
钠是活泼金属，容易失去最外层电子而成为钠离子(Na+)；氯是活泼非金属，容易得到电子而成为氯离子(C1-)。当钠和氯起化学反应时，钠原子最外层的一个电子，转移到氯原子的最外电子层上去，形成了带正电的钠离子和带负电的氯离子，二者靠静电引力互相吸引而彼此接近；与此同时，还存在着电子与电子、原子核和原子核之间的相互排斥作用。当两种离子接近到一定程度时，离子间的吸引作用和排斥作用达到平衡，便形成了稳定的化学键。这种通过阴阳离子之间静电作用所形成的化学键称为离子键。活泼金属(电负性小，如K、Na、Ca、Mg)和活泼非金属(电负性大，如F、O、C1)之间都能形成离子键，例如，NaCl、MgO、CaF2等都是由离子键所形成的，用电子式表示如下：
氯化钠：
Na×＋ Cl Na+[ ] Cl×
含有离子键的化合物称为离子化合物。如KCl、NaBr、CaCl2、MgO等都是离子化合物。在离子化合物中，离子的电荷数，就是它们的化合价。如Na+、K+是+1价，Ca2+、Mg2+是+2价，C1-、Br-是-1价，O2-是-2价。
(二)离子键的特点
在离子化合物中，阴、阳离子在空间各个方向都具有吸引带异电荷离子的能力，所以说离子键没有方向性。而只要周围空间允许，都将尽可能多地吸引带相反电荷的离子，说明离子键没有饱和性。例如，在氯化钠晶体中，每个Na+周围吸引6个Cl-，每个Cl-周围吸引6个Na+。因此在离子化合物的晶体中，没有单个的分子。所以NaCl不是分子式，而仅表示在氯化钠中这两种元素间原子的比例。
二、共价键
(一)共价键的形成
当形成化学键的两个原子(称成键原子)吸引电子能力(电负性)相同或相差不大时，电子不能从一个原子转移到另一个原子而形成阴、阳离子，此时不能形成离子键，而是形成了共价键。下面以氢气分子为例说明共价键的形成。
氢原子的最外层只有1个电子。当2个氢原子互相结合时，每个氢原子各提供1个电子形成共用电子对，同时围绕2个氢原子核运动，使每个氢原子的最外层电子都达到稳定结构，成键的2个氢原子核共同吸引共用电子对，从而形成稳定的氢气分子。
H·+×H H×H
氢分子的形成过程，也可简单地用电子云重叠来表示。当形成氢分子时，两个氢原子的电子云就发生重叠(如图1—3)，同时放出能量。
像氢分子这样，原子间通过共用电子对(电子云重叠)所形成的化学键称为共价键。非金属与非金属之间形成的化学键都是共价键，如氯化氢(HCl)、水(H2O)、氨(NH3)等都是由共价键形成的，可用电子式表示如下：
2个原子间共用1对电子所形成的共价键称为单键，常用“一”表示；共用2对电子所形成的共价键称为双键，常用“＝”表示；共用3对电子所形成的共价键称为≡键，常用“≡”表示。例如：
氢气H一H 氯化氢H一C1 水H一O一H
二氧化碳O＝C＝O 氮气N≡N
全部以共价键形成的化合物称为共价化合物，如氯化氢(HCl)、水(H2O)、氨(NH3)等都是共价化合物。在共价化合物中，元素的化合价是该元素一个原子与其他 原子间形成共用电子对的数目。共用电子对偏向的一方为负价，偏离的一方为正价。
例如，HCI中，H为+1价、Cl为－1价；H2O中，H为+1价、O为－2价；NH3中，
H为+l价、N为－3价。
(二)共价键特性
与离子键没有饱和性和方向性不同。形成共价键的原子在成键过程中，其未成对电子只能与另一个原子的一个未成对电子配对，而电子云又具有一定的伸展方向，所以共价键的特点是具有饱和性和方向性。
1．饱和性 例如，氯原子与氢原子化合时，因氯原子最外电子层只有1个未成对的电子，所以1个氯原子只能与1个氢原子结合，而不能再与第二个氢原子结合。同理，这个氢原子也不能再与第二个氯原子结合，这就是说原子能形成共价键的数目决定于该原子的未成对电子数，所以共价键有饱和性。
2．方向性 除了‘轨道的电子云是球形对称外，其他轨道(P、d、f等)的电子云都具有一定的伸展方向。共价键的实质是电子云的重叠，为达到电子云最大程度重叠而形成稳定的共价键，成键原子的电子云只有沿着原子轨道伸展的方向才能发生最大重叠，这就是共价键的方向性。如图1—4所示。
(三)共价键的键能、键长和键角
键能、键长、键角是表示共价键性质的物理量。
1．键能 键能是指在101．3 kPa和298K时，将1 mol气态分子离解为气态原子时所吸收的能量，单位是KJ·mol-1。键能越大，键越牢固，分子越稳定。
2．键长 键长是指分子中两成键原子的核间平均距离。单位多用pm表示。在相同原子间，单键键长>双键键长>三键键长。键长越短，表示键越牢固。
3．键角 键角是指分子中键与键之间的夹角。键角是反映分子空间结构的量，法定单位是度(°)、分(′)。
(四) 配位键
配位键是一种特殊的共价键，其特殊之处是，其成键原子间的共用电子对不是由两个原子共同提供，而是由其中一个原子单独提供。这种由一个原子单独供给一对电子为两个原子所共用而形成的共价键，称为配位键。例如，在氨分子中，氮原子还有一对没有成键的电子，习惯上称孤对电子。氢离子则有1s空轨道。当氨分子与氢离子作用时，氨分子中氮原子的孤对电子进入氢离子的空轨道，这一对电子为氮、氢两原子共用，形成配位键。配位键常用箭头“ ”表示。箭头方向指向接受电子对的原子。
在铵离子中，虽然其中有一个N--H键与其他三个N一H键的形成过程不同，但是四个N一H键表现的化学性质完全相同。
同一分子中可以同时存在多种化学键，如NaOH中，Na+和OH-之间是离子键，O一H之间是共价键。又如NH4Cl中，NH4+和Cl-之间是离子键，NH4+中有3个N一H共价键，1个N H配位键。
