課堂教學(xué)多媒體教案：第四章化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)

1、1,第四章 化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu),4-1 離子鍵理論 4-2 共價鍵理論 4-3 分子間作用力與氫鍵 4-4 晶體結(jié)構(gòu),2,4-1 離子鍵理論,一、離子鍵的形成 二、離子鍵的特點(diǎn) 三、離子的特征,3,一、離子鍵的形成,電負(fù)性相差較大（x1.7）的兩個元素的原子相遇時，就會發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移而形成正、負(fù)離子,離子鍵：正、負(fù)離子間通過靜電作用而形成的化學(xué)鍵。 由離子鍵形成的化合物為離子型化合物,4,二、離子鍵的特點(diǎn),1 離子鍵的本質(zhì)是靜電作用,2 離子鍵沒有方向性（電荷球形對稱分布） 3 離子鍵沒有飽和性（空間許可） 4 鍵的離子性與元素電負(fù)性有關(guān),一般說來，正負(fù)離子所帶的電荷越高，半徑越小，形成的離子鍵

2、越強(qiáng),5,三、離子的特征,1 離子的電荷 正離子的電荷數(shù)就是相應(yīng)原子失去的電子數(shù)。+1，+2，最高+3，+4。 負(fù)離子的電荷數(shù)就是相應(yīng)原子獲得的電子數(shù)。一般-1，-2；-3、-4多為含氧酸根或配離子的電荷。 2 離子的電子層構(gòu)型 負(fù)離子：簡單負(fù)離子的最外電子層都是8電子構(gòu)型,6,正離子： 2電子構(gòu)型： 1s2 Li+,Be2+ 8電子構(gòu)型： ns2np6 Na+,Mg2+,AI3+等 18電子構(gòu)型： ns2np6nd10 Ag+,Zn2+,Cd2+等 18+2電子構(gòu)型:(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2 Pb2+,Sn2+,Bi3+等 9-17電子構(gòu)型：ns2np6nd1-9

3、Cr3+,Mn2+ 等,7,在離子電荷和半徑大致相同的條件下，不同構(gòu)型的正離子對同種負(fù)離子的結(jié)合力的大小是： 18或18+2電子構(gòu)型的離子9-17電子構(gòu)型的離子8電子構(gòu)型的離子 CuCI NaCI r+ /pm 96 95 溶解性 難 易,8,3 離子半徑 各主族元素，自上而下，電荷數(shù)相同的離子半徑依次增大；Li+Na+K+Rb+Cs+ 同一周期的主族元素，自左而右，正離子電荷增大半徑減小；r(Na+)r（Mg2+) 同一元素，高價離子的半徑低價離子的半徑；r（Fe3+)(60pm)r（Fe2+)(75pm,9,周期表中相鄰族左上與右下斜對角線上的正離子半徑近似相等； 如：r（Mg2+)=65

4、pm r（Li+)= 60pm 負(fù)離子半徑一般較大，約130-250pm 正離子半徑一般較小，約10-170pm,10,4-2 共價鍵理論,一、現(xiàn)代價鍵理論(重點(diǎn)） 二、雜化軌道理論(重點(diǎn)） 三、價層電子對互斥理論 四、分子軌道理論（難點(diǎn)） 五、鍵參數(shù)與分子的性質(zhì),11,一、現(xiàn)代價鍵理論(VB法,1 H2共價鍵的形成和本質(zhì) 2 現(xiàn)代價鍵理論要點(diǎn) 3 共價鍵的特征 4 共價鍵的類型 5 配位鍵 6 離域大鍵,12,1 H2共價鍵的形成和本質(zhì),13,2.現(xiàn)代價鍵理論(電子配對法)要點(diǎn),1)電子配對原理：兩原子接近時，自旋相反的未成對價電子可以兩兩配對形成共價鍵,2)能量最低原理：自旋相反的單電子配

5、對后會放出能量，使體系能量降低。放出的能量越多，形成的共價鍵越穩(wěn)定,14,3)軌道最大重疊原理：成鍵電子的原子軌道，在可能的范圍內(nèi)重疊越多，形成的共價鍵越牢固，分子越穩(wěn)定。 綜上所述，價鍵理論認(rèn)為共價鍵是通過自旋相反的單電子配對和原子軌道的最大重疊而形成的，使體系達(dá)到能量最低狀態(tài),15,3 共價鍵的特征,1) 共價鍵結(jié)合力的本質(zhì)是電性的 兩個原子核對共用電子對形成的負(fù)電區(qū)域的吸引力，而不是正負(fù)離子間的庫侖引力。 共價鍵結(jié)合力的大小原子軌道重疊程度的多少共用電子數(shù)目及重疊方式。 結(jié)合力：共價叁鍵共價雙鍵共價單鍵,16,2) 共價鍵的飽和性 一個原子有幾個未成對電子便可與幾個自旋相反的單電子配對成

6、鍵。 稀有氣體無單電子，原子間難成鍵，所以主以單原子分子的形式存在。 另外，原子中有些本來已成對的電子，在特定條件下（外層有空軌道，與之結(jié)合的原子x大），也可拆開成為單電子而參與成鍵,SF6,17,3）共價鍵的方向性 共價鍵將盡可能沿著原子軌道最大重疊的方向形成,18,4.共價鍵的類型,鍵：成鍵原子軌道沿著鍵軸（兩原子核間的連線）方向以“頭碰頭”的方式發(fā)生軌道重疊。 特點(diǎn)：軌道重疊部分對鍵軸呈圓柱形對稱 鍵是構(gòu)成共價分子的骨架 形成鍵的電子稱電子 鍵的鍵能高，穩(wěn)定性大,19,s-s 、s-p鍵的形成,20,鍵：成鍵軌道以“肩并肩”（相互平行）的方式重疊形成的鍵。 特點(diǎn)：軌道的重疊部分對通過鍵軸

7、的平面呈反對稱（分布在對稱面的上下兩側(cè)，形狀相同，符號相反,21,p-p鍵及鍵的對稱性,22,形成鍵的電子稱鍵電子； 鍵的軌道重疊程度比鍵小， 鍵能 鍵鍵； 穩(wěn)定性 鍵鍵 鍵活性較高，易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),23,N2的三重鍵,24,5 配位鍵,由一個原子提供電子對,為2個原子共用而形成的共價鍵，稱共價配鍵或配位鍵,CO分子結(jié)構(gòu)式,25,配位鍵的形成條件： (1)一個原子的價電子層有孤電子對 (2)另一個原子的價電子層有可接受孤電子對的空軌道。 NH4+,Cu(NH3)42+,Fe(CN)64-,Fe(CO)5等,26,練 習(xí) 題,1 根據(jù)電子配對法，寫出下列各物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)式。 BBr3 CS2 S

8、iH4 PCI5 C2H4 2 寫出下列各物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)式,并指明鍵是鍵還是鍵？ HOCI CO2 BBr3 C2H2,27,28,29,C2H4,C2H2,CO2 CS2,30,補(bǔ)）6 離域大鍵,1)形成條件: 在三個或三個以上用鍵聯(lián)起 來的原子之間，如滿足下列條件則可形成離域大鍵。 A 這些原子都在同一個平面上； B 每一原子有一相互平行的p軌道； C p電子數(shù)2倍p軌道數(shù),b 電子數(shù) a 原子數(shù),31,2）離域大鍵的類型,AB2型分子或離子：價電子總數(shù)在1619之間的均可形成離域大鍵，而且價電子總數(shù)相同，生成的離域大鍵的類型也相同,32,33,AB3型無機(jī)分子或離子：CO32-，NO3-

9、，SO3 ，BF3 ，BCI3 ，BBr3 等，價電子數(shù)均為24，含46,34,H2O,CH4 ,實(shí)際HOH=10430,35,二 雜化軌道理論,1 雜化與雜化軌道 2 雜化類型與分子的幾何構(gòu)型 3 等性雜化與不等性雜化,36,1 雜化與雜化軌道,同一原子中能量相近的某些原子軌道，在成鍵過程中，重新組合成一組新的軌道，這一軌道重新組合的過程稱為“雜化”。所形成的新軌道叫“雜化軌道,37,說明： 原子軌道的雜化，只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，孤立原子不發(fā)生雜化。 同一原子內(nèi)有n個原子軌道參與雜化，就可得到n個雜化軌道。 雜化軌道比原未雜化軌道成鍵能力強(qiáng)，形成的化學(xué)鍵鍵能大，分子更穩(wěn)定,38,2

10、 雜化類型與分子的幾何構(gòu)型,1）sp雜化 定義：同一原子內(nèi)，由1個ns軌道與1個np軌道發(fā)生的雜化叫sp雜化。雜化后形成的2個新軌道叫sp雜化軌道。 特點(diǎn)：每個sp雜化軌道中含有1/2s成分和1/2的p成分。 形狀：一頭大，一頭小。 兩個sp雜化軌道間的夾角為180，幾何構(gòu)型為直線形,39,sp雜化軌道的形成,40,41,BeH2 (BeCI2)的形成過程,Be的基態(tài),Be的激發(fā)態(tài),Be的雜化態(tài),42,43,C2H2的分子結(jié)構(gòu)圖,44,2）sp2 雜化,定義：同一原子內(nèi)，由1個ns軌道與2個np軌道發(fā)生的雜化叫sp2雜化。雜化后形成的3個新軌道叫sp2雜化軌道。 特點(diǎn)：每個sp2雜化軌道中含有

11、1/3s成分和2/3的p成分。 形狀：一頭大，一頭小。 兩個sp2雜化軌道間的夾角為120，幾何構(gòu)型為平面三角形,45,3個sp2雜化軌道,46,sp2雜化軌道的形成及立體圖,47,48,Sp2雜化軌道與BF3的形成,49,C2H4的分子結(jié)構(gòu)圖,50,3）sp3雜化,定義：同一原子內(nèi)，由1個ns軌道和3個np軌道發(fā)生的雜化叫sp3雜化。雜化后形成的4個新軌道叫sp3雜化軌道。 特點(diǎn)：每個sp雜化軌道中含有1/4s成分和3/4的p成分。 形狀：一頭大，一頭小。 每兩個sp3雜化軌道間的夾角為10928，雜化軌道的幾何構(gòu)型為四面體,51,sp3 雜 化 軌 道,52,53,4 個 sp3 雜 化

12、軌 道,54,甲烷的形成過程及構(gòu)型,C,55,乙烷的空間構(gòu)型,56,sp sp2 sp3雜化軌道比較,57,4）sp3d2雜化,定義：同一原子內(nèi)，由1個ns軌道與3個np軌道、2個nd軌道間發(fā)生的雜化叫sp3d2雜化。雜化后形成的6個新軌道叫sp3d2雜化軌道。 特點(diǎn)：每個sp3d2雜化軌道中含有1/6s成分和3/6的p成分、2/6的d成分。 每兩個sp3d2雜化軌道間的夾角為90或180，雜化軌道的幾何構(gòu)型為八面體,58,59,sp3d2 雜 化 軌 道,60,sp3d 雜 化,61,SF6(sp3d2）、PCI5 (sp3d） 結(jié) 構(gòu),62,3 等性雜化與不等性雜化,等性雜化：由不同類型的

13、原子軌道混合起來，重新組合成一組完全等同（能量相等，所含的s、p或d軌道成分完全相同）的雜化軌道。 不等性雜化：雜化軌道中有不參加成鍵的孤電子對存在，而形成不完全等同的雜化軌道,63,H2O 的不等性sp3雜化過程及結(jié)構(gòu),H2O,sp3,HOH=10430,64,NH3,HNH=10718,2s 2p,sp3,NH3的不等性sp3雜化過程及結(jié)構(gòu),65,NH3和H2O的不等性sp3雜化動畫,66,雜化軌道成鍵能力比較,sp3d2sp3d dsp2 sp3 sp2 sp 即各雜化軌道的成鍵能力隨s成分增加而增大。 CH4(sp3) C2H4 (sp2) C2H2(sp) C-H鍵長/pm 109

14、107 106 C-H鍵能/KJmol-1 410 444 506,67,關(guān)于鹵素互化物的雜化,XX（電負(fù)性XX X=CI,Br,I): XF3；XF5；XF7,68,三 價層電子對互斥理論（VSEPR理論）(valence-shell electron-pair repulsion,1 理論要點(diǎn)： (1)在AXm型分子中，X在A周圍的排布主要取決于A的價電子層中電子對的相互排斥作用。分子的幾何構(gòu)型,總是采取電子對相互排斥作用最小的那種結(jié)構(gòu)。 (2)A的價電子層中電子對相互排斥作用的大小取決于電子對間的夾角和電子對的成鍵情況,69,電子對相距角度越小，排斥力越大； 孤-孤斥力孤-成斥力成-成斥

15、力； 叁鍵斥力雙鍵斥力單鍵斥力。 (3)如分子中含雙鍵或叁鍵，則把它做單鍵(1個電子對)來處理,70,2 判斷共價鍵結(jié)構(gòu)的一般規(guī)則,1)確定中心原子A的價電子層中的電子總數(shù)和電子對數(shù)。 電子總數(shù)=中心原子價電子數(shù)+配體提供的電子數(shù)。 正規(guī)共價鍵中配體H、X各提供1個共用電子； 氧族原子作配體不提供共用電子（PO43-）； 氧族原子作中心原子提供6個價電子（SO2）； X做中心原子提供7個價電子； 離子應(yīng)加上或減去與電荷相應(yīng)的電子數(shù),71,2）根據(jù)中心原子周圍的電子對數(shù)從表中找出理想的幾何構(gòu)型，出現(xiàn)單電子可作為電子對看待。 （3）畫出結(jié)構(gòu)圖，把配位原子排在中心原子周圍，每對電子連一個配位原子，剩

16、下的電子對便是孤電子對。 （4）根據(jù)各電子對間排斥力的大小，確定排斥力最小的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),72,73,74,75,電子對符號： 價層電子對數(shù)：VP 成鍵電子對數(shù)：BP 孤 電子對 數(shù)：LP 例：BeH2 VP=(2+2)/2=2 LP=0 直線形 BF3 VP=(3+3)/2=3 LP=0 平面三角形 SO42- VP=(6+2)/2=4 LP=0 四面體 NH3 VP=(5+3)/2=4 LP=1 三角錐 SF6 VP=(6+6)/2=6 LP=0 正八面體,76,CIF3 VP=(7+3)/2=5,選a,77,78,思考題 用價層電子對互斥理論解釋:HgCI2, O3, OF2, SnCl3-

17、, ICl3, I3-, ICl4- 等離子或分子的空間構(gòu)型, 并指出其中心原子的軌道雜化方式,79,80,四、分子軌道理論（MO法,1 分子軌道理論要點(diǎn) 分子軌道的概念。在分子中每個電子的運(yùn)動狀態(tài)也可用波函數(shù)來描述，稱為分子軌道,2為分子中的電子在空間各處出現(xiàn)的幾率密度或電子云。 分子軌道由原子軌道線性組合而成，組合后的分子軌道數(shù)=組合前的原子軌道數(shù)。 1= C1（a+b ) 2= C2（a-b,81,分子軌道是多中心（核），分子軌道用、等符號表示，且每一分子軌道都有一相應(yīng)的能量E和圖象。 成鍵軌道和反鍵軌道。原子軌道線性組合成的分子軌道，其中一半為成鍵軌道（E低于原子軌道），另一半為反鍵軌

18、道（E高于原子軌道,82,原子軌道組合成分子軌道時，遵循對稱性匹配、能量相近和軌道最大重疊原則；分子軌道中電子的排布遵從原子軌道電子排布的三原則,2 原子軌道線性組合原則 A 對稱性匹配原則：只有對稱性相同（重疊部分的原子軌道的正負(fù)號相同）的原子軌道才能組成分子軌道,83,對稱性：(a)(b)不匹配；（c)(d)(e)匹配,84,B 能量近似原則：只有能量相近的原子軌道，才能組成有效的分子軌道。如果2個原子軌道能量相差很大，則只能發(fā)生電子遷移形成離子鍵。 E1s(H)=-1318KJmol-1, E3P(CI)=-1259KJmol-1 E2P(O)=-1322KJmol-1, E3s(Na)

19、=-502KJmol-1 共價化合物：H2O，HCI； 離子化合物：NaH,NaCI,Na2O,85,C 最大重疊原則：在對稱性匹配的條件下，原子軌道重疊程度越大，成鍵軌道能量降低越多，成鍵效應(yīng)越強(qiáng)，形成的化學(xué)鍵越牢固,86,3 原子軌道線性組合的類型,1= C1（a+b )，兩個符號相同的波函數(shù)疊加（+ +或- -）（或兩原子軌道相加），形成成鍵分子軌道。 2= C2（a-b )，兩個符號相反的波函數(shù)疊加（+ -）（或兩原子軌道相減），形成反鍵分子軌道,87,s-s重疊,88,Px-Px,PY-PY,PZ-PZ重疊,89,90,4 同核雙原子分子的分子軌道能級圖以第二周期元素為例：(主1s-

20、1s,2s-2s.2p-2p,Li Be B C N,2s 與 2p 能 級 相 差 較 小,91,2s、2p能級相差較大（O、F,92,N2的原子軌道與分子軌道能級圖,93,分子軌道電子排布式,或N2,94,B的原子軌道與分子軌道,95,O的原子軌道與分子軌道能級圖,96,O2的分子軌道電子排布式,O2的價鍵結(jié)構(gòu)式,具有順磁性,97,課堂練習(xí)P211 12,98,CO與N2為等電子體，性質(zhì)相似。 另NO，CN-的分子軌道能級圖同CO（N2,5 異核雙原子分子的分子軌道能級圖,CO的分子軌道電子排布式,99,HF的分子軌道能級圖,100,五 鍵參數(shù)與分子的性質(zhì),同周期或同區(qū)的元素組成的雙原子分

21、子，鍵級越大，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定。鍵級=0，表示不能形成穩(wěn)定分子,鍵參數(shù):表征化學(xué)鍵性質(zhì)的物理量 1 鍵級：價鍵理論中，鍵級指鍵的數(shù)目；分子軌道理論中,101,102,2 鍵能與鍵焓,0K下，AB（基態(tài)）A（基態(tài)）+B（基態(tài)） D（A-B） AB分子的鍵的離解能 雙原子分子：鍵離解能D（A-B）= 鍵能E（A-B） D（H-H）=E（H-H）=432 kJmol-1 多原子分子：D與E有區(qū)別,NH2-H D1=427 NH-H D2=375 N-H D3=356,103,298K,p時的理想氣體 AB（g)A（g）+B（g） 鍵的離解焓HE（H-H）=436kJmol-1 E或HE越大，化學(xué)

22、鍵越牢固，含該鍵的分子越穩(wěn)定,某些鍵的鍵能D與鍵焓HE,104,3 鍵長,鍵長：分子中兩個原子核間的平衡距離 兩原子間形成的鍵越短，表示鍵越強(qiáng)、越牢固,105,4 鍵角,鍵角：分子中鍵與鍵之間的夾角。 鍵角是反映分子空間結(jié)構(gòu)的重要因素。知道了分子中所有鍵長和鍵角，就可確定分子的幾何構(gòu)型。 CO2 ，鍵長116.2pm,鍵角180，直線型,106,NH3：鍵長101.9pm，鍵角10718，三角錐型,107,補(bǔ)充：影響分子鍵角大小的因素,分子的鍵角首先取決于中心原子的雜化類型。軌道最大重疊原理指出，最有利的成鍵方向，就是雜化軌道的空間取向,實(shí)際中雜化軌道的夾角與鍵角一致的分子并不多。因鍵角受多種

23、因素的影響,108,A 中心原子的孤電子對數(shù)目,中心原子的孤電子對只受中心原子一個核的吸引，它的電子云比成鍵電子對肥胖，且集中在中心原子核的周圍，這樣它對鄰近電子對就會產(chǎn)生較大的斥力，迫使鍵角變小,Sp3雜化 CH4 NH3 H2O： 10928 10718 104.5 正四面體 三角錐 V型,109,NO2+ NO2 NO2- 價層電子對數(shù) 2 2.5 3 成鍵電子對數(shù) 2 2 2 未成鍵電子數(shù) 0 1 2 鍵角 180 132 115.4 分子構(gòu)型 直線 角型 角型 N雜化類型 sp sp2 sp2 離域大鍵 2個 1個 1個,110,B 多重鍵,多重鍵所包含的電子較多，斥力比單鍵大，結(jié)果

24、使分子內(nèi)包含多重鍵的夾角增大，單鍵夾角變小,C：sp2雜化,111,C 電負(fù)性,在ABn型分子中，若中心原子A相同，則當(dāng)B的電負(fù)性增加時，A-B間的成鍵電子對將偏向B，從而減小了成鍵電子對之間的斥力，鍵角相應(yīng)減小。 PI3 PBr3 PCI3 PF3 102 101 100.1 97.8 NH3 NF3 H2O OF2 10718 1026 104.5 101.5,112,若配體B相同，中心原子A的電負(fù)性增大時，A-B間成鍵電子對偏向A，從而增加了成鍵電子對之間的斥力，則鍵角將增大。 分子 SbH3 AsH3 PH3 NH3 A電負(fù)性 1.9 2.0 2.1 3.0 鍵角 9118 9150

25、9318 10718 分子 SbF3 AsF3 PF3 NF3 鍵角 95 96.2 97.8 102.4,113,第二周期元素的氟化物的鍵角相應(yīng)的氫化物. NF3(102.4) PH3 (9318) AsF3(96.2) AsH3 (9150) SbF3 (95) SbH3 (9118,114,解釋： 所有氫化物都不能形成多重鍵，第二周期的氟化物也不能形成多重鍵（無空d軌道）。所以，此時影響鍵角的主要因素是電負(fù)性。 其它周期的氟化物卻可能形成多重鍵，它是中心原子空的d軌道與F原子充滿電子的p軌道間生成的d-p鍵，此多重鍵的形成，成為影響鍵角的主要因素,115,課 堂 練 習(xí),習(xí)題P211 9

26、.在下列各組中，哪一種化合物的鍵角大？說明其原因。 CH4和NH3； OF2和CI2O； NH3和NF3； PH3和NH3 14.已知NO2，CO2，SO2分子其鍵角分別為132,180,120,試判斷它們的中心原子的雜化類型,116,5 鍵的極性,非極性共價鍵：成鍵原子的正、負(fù)電荷中心重合。H2，CI2，金剛石，晶態(tài)硅等。 極性共價鍵：成鍵原子的正負(fù)電荷中心不重合。HCI，H2O等。 判斷依據(jù)：電負(fù)性 成鍵原子的電負(fù)性差越大，鍵的極性越大。 H2 HI HBr HCI HF NaCI x 0 0.46 0.76 0.96 1.78 2.23 非極性鍵極性共價鍵極性增大離子鍵,117,4-3

27、分子間作用力和氫鍵,一、極性分子與非極性分子 1 分子的極性 非極性分子：分子中的正、負(fù)電荷中心重合 極性分子：分子中的正、負(fù)電荷中心不重合 2 分子極性與鍵極性的關(guān)系 雙原子分子 鍵有極性，分子有極性。HX 鍵無極性，分子無極性。X2,118,多原子分子的極性主要取決于分子的組成和分子的幾何構(gòu)型。 組成原子相同:（P4，S8等）為非極性分子 組成原子不同: 幾何構(gòu)型對稱的為非極性分子，如：BF3 幾何構(gòu)型不對稱的為極性分子，如：H2O,NH3,119,120,3 偶極矩 偶極子：是指大小相等，符號相反，彼此相距為d的兩個點(diǎn)電荷（+q,-q)所組成的系統(tǒng)。 偶極矩：=qd，方向: +- 單位：

28、德拜D 1D=3.3310-30c.m（庫.米） =0，為非極性分子 u0，為極性分子。越大，分子極性越強(qiáng),121,HF HCI HBr HI /D 1.92 1.03 0.79 0.38 偶極矩常用來判斷一個分子的空間結(jié)構(gòu)。 NF3：=1.66D ；極性分子，三角錐形。 BF3：=0；非極性分子，平面三角形,122,4 三種常見的偶極,永久偶極：極性分子中固有的偶極。 誘導(dǎo)偶極：在外電場影響下所產(chǎn)生的偶極。 瞬間偶極：某一瞬間，分子的正、負(fù)電荷重心發(fā)生不重合現(xiàn)象時所產(chǎn)生的偶極,123,二 分子間作用力,1 范氏力的類型 取向力:極性分子中永久偶極間的相互作用力,124,誘導(dǎo)力：誘導(dǎo)偶極與永久

29、偶極間的作用力,色散力：瞬間偶極間的作用力,對大多數(shù)分子來說，色散力是主要的（水除外,125,1.極性分子 與 極性分子 偶極：永久偶極、誘導(dǎo)偶極、瞬間偶極 作用力：取向力、誘導(dǎo)力、色散力 2.極性分子與非極性分子 偶極：誘導(dǎo)偶極、瞬間偶極 作用力：誘導(dǎo)力、色散力 3.非極性分子 與 非極性分子 瞬時偶極 色散力,126,2 范氏力的特點(diǎn) 存在于分子或原子(稀有氣體)間的一種電性作用力; 作用能小，約幾幾十kJmol-1; 一般沒有方向性和飽和性； 作用范圍小(一般幾個pm),d減小,力速減,127,3 范氏力對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響 結(jié)構(gòu)相似的同系列物質(zhì)（如：鹵素、稀有氣體等），分子量越大，分子

30、的變形性越大，分子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)越高；分子量相等或相近，體積大的變形性大，熔沸點(diǎn)高。 F2 CI2 Br2 I2 聚集態(tài) 氣 氣 液 固 熔點(diǎn)/K 53.38 172.02 265.92 386.5 沸點(diǎn)/K 84.86 238.95 331.76 457.35,128,三、 氫鍵,129,1.氫鍵的形成 X-HY X、Y-代表F、O、N等電負(fù)性大而且原子半徑較小的原子，可相同，也可不同。 形成條件：X-電負(fù)性大,半徑小,與氫形成強(qiáng)極性鍵。Y-電負(fù)性大,半徑小,含孤電子對,分子間氫鍵,分子內(nèi)氫鍵,130,2.氫鍵的特點(diǎn) 方向性：X-HY，盡量在同一直線上。 飽和性：一個H只能與一個

31、Y結(jié)合,131,氫鍵可看作是有方向性的分子間力，鍵能42kJmol-1. X、Y的電負(fù)性越大，半徑越小，氫鍵越強(qiáng)。 3.氫鍵對化合物性質(zhì)的影響 a.同系列物質(zhì)中,分子間有氫鍵者,熔沸點(diǎn)高,熔化熱、氣化熱大，蒸汽壓小。形成分子內(nèi)氫鍵相反,132,b.溶解度：在極性溶劑中,溶質(zhì)與溶劑間形成氫鍵，溶質(zhì)溶解度增大，如NH3、HF在水中;溶質(zhì)自身形成氫鍵，則溶解度降低。S(NaHCO3) S(Na2CO3)。 硼酸B(OH)3:分子間通過氫鍵形成片層結(jié)構(gòu),冷水中溶解度很小,熱水中,溶解度增大. c.粘度：分子間有氫鍵的液體，一般粘度大。如:甘油,濃磷酸,濃硫酸等多羥基化合物,133,4-4 晶體結(jié)構(gòu),一

32、、離子晶體 二、分子晶體和原子晶體 三、金屬晶體 四、混合型晶體,134,一 離子晶體,1 離子晶體的特征和性質(zhì) 類型：活潑金屬的氧化物和鹽類 特征：晶格結(jié)點(diǎn)上的質(zhì)點(diǎn)正、負(fù)離子； 質(zhì)點(diǎn)間作用力離子鍵； 配位數(shù) 6、8、4等； 晶體中不存在獨(dú)立的簡單分子,135,性質(zhì)： 較高的熔沸點(diǎn)和硬度電荷越高，離子半 徑越小，庫侖力越大，熔、沸點(diǎn)越高； 質(zhì)脆，延展性差受機(jī)械力作用，結(jié)點(diǎn)離子位移，由異性相吸變?yōu)橥韵喑猓?易溶于水，水溶液及熔融態(tài)易導(dǎo)電,136,立方面心 配位數(shù)為4 ：4,ZnS晶胞中的離子數(shù) Zn2+ ： 4個 S2- ： 61/2 + 81/8 = 4個,2 AB型離子晶體的類型,ZnS型

33、,137,立方面心 配位數(shù)為6 ：6,NaCI晶胞中的離子個數(shù) CI- ：81/8 + 61/2 =4個 Na+ ： 1+121/4 = 4個,NaCI型,138,簡單立方 配位數(shù)為8 ：8,CsCI晶胞中的離子數(shù) Cs+ ： 1 個 CI- ： 81/8=1個,CsCI型,139,3 離子的堆積規(guī)則,ac=4r- ab=bc=2r-+2r+ 令r- = 1 則：(ab)2+(bc)2=(ac)2 2(2r-+2r+)2=16 r+=0.414,140,正負(fù)離子半徑比與配位數(shù)的關(guān)系,半 徑 比 r+/r-0.414 r+/r-=0.414 r+/r-0.414 配 位 數(shù) 4 ：4 6 ：6

34、8 ：8 晶體構(gòu)型 立方ZnS型 NaCI型 CsCI型,141,142,4 晶格能(U,定義：指相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正離子和負(fù)離子結(jié)合成離子晶體時所釋放的能量。 另定義：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，拆開單位物質(zhì)的量的離子晶體，使其變?yōu)闅鈶B(tài)組分離子時所需能量。 例：NaCI(s)Na+(g)+CI-(g) (標(biāo)準(zhǔn)態(tài),298K) U=786KJmol-1 晶格能多以波恩-哈伯循環(huán)法通過熱化學(xué)計(jì)算求得,143,144,5 離子的極化,1）離子極化的概念 離子（或分子中的原子）核外電子受電場的作用，電子云發(fā)生變形，這種現(xiàn)象稱為極化。 離子本身帶有電荷，也是一個電場。它能對周圍的異電荷離子產(chǎn)生極化作用，而使異電荷離子最外層的

35、電子云發(fā)生變形，則稱該離子具有極化作用。 離子自身也受到其它異電荷離子電場的作用而發(fā)生電子云的變形，則稱該離子具有變形性,145,通常正離子帶有多余的正電荷,（外殼上缺少電子）,一般半徑較小,它對相鄰的負(fù)離子會發(fā)生誘導(dǎo)作用,而使負(fù)離子發(fā)生極化。 負(fù)離子的半徑一般較大，外殼上有較多的電子，易于被誘導(dǎo)，變形性大,146,2）離子的極化作用 影響極化作用強(qiáng)弱的因素有：離子的半徑、電荷和電子構(gòu)型。 A 正離子電荷越高，半徑越小，極化作用越強(qiáng)； AI3+Mg2+ Na+ B 外層電子構(gòu)型相似，電荷相等時，半徑越小時極化作用越強(qiáng)； Li+Na+ K+ ; Mg2+Ba2+ ; AI3+ Ga3,147,C

36、 電荷相同，半徑相近時（Na+,Cu+)，極化力大小主要取決于電子構(gòu)型。 (18+2)、18、2電子構(gòu)型9-17電子構(gòu)型8電子構(gòu)型 （3）離子的變形性 離子的變形性主要決定于離子半徑的大小。半徑大，外層電子距核遠(yuǎn)，聯(lián)系不牢固，在外電場作用下，外層電子與核容易產(chǎn)生相對位移，一般變形性大,148,A 構(gòu)型相同時，一般陰離子比陽離子易變形 O2-F-NeNa+Mg2+AI3+Si4+ B 電荷相同的同族離子,半徑越大,變形性越大 I- Br- CI- F- C 18和9-17電子構(gòu)型的陽離子變形性半徑相近電荷相同的8電子構(gòu)型的陽離子 Ag+ K+ ; Cu+ Na+ ; Hg2+ Ca2,149,一

37、些常見的復(fù)雜陰離子和簡單陰離子的變形性順序如下： CIO4-F-NO3-H2OOH-CN-CI-Br- I- SO42-H2OCO32-O2-S2- 綜上所述，最易變形的是體積大的陰離子和18電子及9-17不飽和電子構(gòu)型的少電荷陽離子； 最不易變形的是半徑小，電荷高的稀有氣體型陽離子,150,4） 附加極化,當(dāng)陽離子也容易變形時，除要考慮陽離子對陰離子的極化作用外，還必須考慮陰離子對陽離子的極化作用，這種極化作用使陽離子產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極又會加強(qiáng)陽離子對陰離子的極化，這種加強(qiáng)了的極化作用稱為附加極化。 18電子構(gòu)型的陽離子容易變形，相互極化作用較大，且在同族中，自上而下極化作用遞增。如Zn2+ C

38、d2+ Hg2,151,5)離子極化對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的影響,A 極化作用對鍵型的影響 離子極化作用越強(qiáng)，形成的化學(xué)鍵中離子性成分越小，共價鍵成分越多。 AgF AgCI AgBr AgI 鍵型 離子鍵 過渡鍵 過渡鍵 共價鍵 半徑和/pm 262 307 321 342 實(shí)測鍵長 246 277 288 299 差值 16 30 33 43,152,B 離子極化對晶體構(gòu)型的影響,對AB型離子晶體，在極化作用不顯著的條件下，可根據(jù)半徑比定則來判斷離子晶體的構(gòu)型，但當(dāng)離子極化作用顯著時，實(shí)際半徑比常變小。 AgX:理論上為NaCI型，實(shí)際AgI為ZnS型 C 離子極化導(dǎo)致化合物溶解度（S）降低 離

39、子的相互極化，導(dǎo)致離子間距離的縮短和軌道重疊，由離子鍵共價鍵，所以S降低。 AgF AgCI AgBr AgI S/molL-1 易溶 2.010-4 2.910-5 2.710-7,153,D 熔點(diǎn)降低 BeCI2 MgCI2 CaCI2 HgCI2 M2+半徑 34 78 105 112 熔點(diǎn) 410 714 782 276 E 熱穩(wěn)定性降低 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3 分解溫度K 373 813 1170 1462 1633,154,F 化合物顏色加深 Ag+ Bi3+ Ni2+ Hg2+ CI- 白 白 黃 白 Br- 淺黃 橙 棕 白 I- 黃 黃 黑

40、 黃,155,二 分子晶體和原子晶體,1 分子晶體靠分子間力結(jié)合（有時可能含氫鍵）而成的晶體 類型:主要是一些共價型的非金屬單質(zhì)和化合物分子。如：稀有氣體；大多數(shù)的非金屬單質(zhì)（H2、O2、X2、S8、P4等）；非金屬間的化合物（HCI、CO2等）；大多數(shù)有機(jī)化合物,156,特點(diǎn): 晶格上的質(zhì)點(diǎn)分子 質(zhì)點(diǎn)間作用力 分子間力（氫鍵） 配位數(shù)可高達(dá)12 晶體中存在獨(dú)立的簡單分子,157,性質(zhì): 熔點(diǎn)低，硬度小，易揮發(fā)，（分子間力弱），通常為電的不良導(dǎo)體，但一些強(qiáng)極性鍵的分子晶體（HCI）溶于水導(dǎo)電,158,2 原子晶體 靠共價鍵結(jié)合的晶體 通常情況下是由“無限”數(shù)目的原子所組成的一類晶體，數(shù)量不多。

41、 A：C Si Ge Sn等單質(zhì) A A A 彼此組成的某些化合物 金剛石、B、SiC、SiO2、BN、B4C、AIN,159,特點(diǎn)：晶格結(jié)點(diǎn)上的質(zhì)點(diǎn)原子 質(zhì)點(diǎn)間作用力共價鍵 配位數(shù) 一般為4 原子晶體中不存在獨(dú)立分子,性質(zhì)：熔沸點(diǎn)高，硬度大，一般溶劑中不溶， 是電的絕緣體或半導(dǎo)體,160,161,162,三 金屬晶體,1 金屬晶體的特征 晶格結(jié)點(diǎn)上的質(zhì)點(diǎn)金屬原子或正離子 質(zhì)點(diǎn)間的作用力金屬鍵 配位數(shù)一般較大通常為12或8,163,2 金屬鍵 （1）改性共價鍵理論 解釋： 電、熱的良導(dǎo)體自由電子 良好的延展性離域鍵 密度大金屬密堆積 金屬光澤電子吸收可見光后再發(fā)射出來 熔、沸點(diǎn)、硬度差別較大金屬結(jié)構(gòu)復(fù)雜,164,2） 能帶理論,導(dǎo)體存在電子部分填充的導(dǎo)帶或存在相互交蓋的滿帶和空帶（Be,Mg,導(dǎo)帶,滿帶和空帶,165,半導(dǎo)體禁帶較窄Eg3ev，光照或在外電場作用下，滿帶上的電子很容易躍遷至空帶，使?jié)M帶產(chǎn)生少數(shù)空穴，空帶有了少數(shù)電子，二者均未充滿電子，故能導(dǎo)電。 絕緣體只有滿帶和空帶，且二者間的禁帶寬度Eg5ev,166,解釋： 導(dǎo)電性導(dǎo)帶中的電子向高能級躍遷 金屬光澤價電子吸收光子后再放出光子 導(dǎo)熱性電子傳輸熱量 延展