第四章分子結(jié)構(gòu)

1、第七章分子結(jié)構(gòu)第七章分子結(jié)構(gòu) 7.1 離子鍵離子鍵 7.2 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 7.3 軌道雜化理論軌道雜化理論 7.4 分子的極性和分子間力分子的極性和分子間力 7.5 氫鍵氫鍵 一、離子鍵理論的基本要點(diǎn)一、離子鍵理論的基本要點(diǎn)二、決定離子型化合物性質(zhì)的因素二、決定離子型化合物性質(zhì)的因素三、晶格能三、晶格能 正、負(fù)離子正、負(fù)離子之間由于靜電引力相之間由于靜電引力相互吸引，當(dāng)它們充分接近時(shí)，原子核互吸引，當(dāng)它們充分接近時(shí)，原子核之間及電子之間的排斥作用增大，當(dāng)之間及電子之間的排斥作用增大，當(dāng)正、負(fù)離子之間吸引作用和排斥作用正、負(fù)離子之間吸引作用和排斥作用達(dá)到平衡時(shí)，系統(tǒng)的能量降到最低，達(dá)到平衡時(shí)，系

2、統(tǒng)的能量降到最低，正、負(fù)離子間形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。這正、負(fù)離子間形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。這種通過(guò)正、負(fù)離子間的靜電作用而形種通過(guò)正、負(fù)離子間的靜電作用而形成的化學(xué)鍵稱為成的化學(xué)鍵稱為離子鍵離子鍵 。離子鍵主要特征離子鍵主要特征是沒有是沒有方向性方向性和和飽和性飽和性。 由于離子的電荷分布是球形對(duì)稱的，它由于離子的電荷分布是球形對(duì)稱的，它在空間各個(gè)方向與帶相反電荷的離子的靜電在空間各個(gè)方向與帶相反電荷的離子的靜電作用是相同的，并不存在某一方向吸引力更作用是相同的，并不存在某一方向吸引力更大的問(wèn)題，因此大的問(wèn)題，因此離子鍵沒有方向性。離子鍵沒有方向性。 只要空間條件允許，每一個(gè)離子可以吸只要空間條件允許，

3、每一個(gè)離子可以吸引盡可能多的帶相反電荷的離子，并不受離引盡可能多的帶相反電荷的離子，并不受離子本身所帶電荷的限制，因此子本身所帶電荷的限制，因此離子鍵也沒有離子鍵也沒有飽和性。飽和性。 NaCl 晶體示意圖晶體示意圖 所謂所謂離子半徑離子半徑，是根據(jù)離子晶體中正、負(fù)離，是根據(jù)離子晶體中正、負(fù)離子的核間距測(cè)出的，并假定正、負(fù)離子的平衡核子的核間距測(cè)出的，并假定正、負(fù)離子的平衡核間距為陰、陽(yáng)離子的半徑之和。離子半徑可用間距為陰、陽(yáng)離子的半徑之和。離子半徑可用X X 射射線衍射法測(cè)定。線衍射法測(cè)定。 離子半徑具有如下規(guī)律：離子半徑具有如下規(guī)律： （1 1）同一種元素的負(fù)離子半徑大于原子半徑而）同一種

4、元素的負(fù)離子半徑大于原子半徑而正離子半徑小于原子半徑，且正電荷越多，半徑正離子半徑小于原子半徑，且正電荷越多，半徑越小。例如：越小。例如：( (一）一）離子半徑離子半徑32(F)(F)(Fe )(Fe )(Fe)rrrrr （2 2）同一周期電子層結(jié)構(gòu)相同的正離子同一周期電子層結(jié)構(gòu)相同的正離子的半徑，隨離子電荷增加而減??；而負(fù)離子的半徑，隨離子電荷增加而減??；而負(fù)離子的半徑隨離子電荷增加而增大。例如的半徑隨離子電荷增加而增大。例如: : +3+2(Na ) (Mg ) (Al )(F )誘導(dǎo)力誘導(dǎo)力4.4.分子間力的特點(diǎn)分子間力的特點(diǎn): : 定向力、誘導(dǎo)力和色散定向力、誘導(dǎo)力和色散力統(tǒng)稱范德華

5、力力統(tǒng)稱范德華力:5.分子間力對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響分子間力對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響:He Ne Ar Ke Xe分子量分子量 色散作用色散作用分子間力分子間力沸點(diǎn)熔點(diǎn)沸點(diǎn)熔點(diǎn)水中溶解度水中溶解度小小大大低低高高小小小小小小小小大大大大大大大大例題：室溫下例題：室溫下F2和和Cl2為氣體，為氣體，Br2為液體，為液體，而而I2為固體為固體,為什么？為什么？ 因?yàn)橐驗(yàn)?F2、Cl2、Br2和和I2都是非極性分都是非極性分子存在色散力的作用，色散力隨分子量增子存在色散力的作用，色散力隨分子量增大而增強(qiáng)，所以大而增強(qiáng)，所以F2、Cl2、Br2、I2分子間分子間色散力逐漸增大，溶沸點(diǎn)隨分子量增大而色散力逐漸

6、增大，溶沸點(diǎn)隨分子量增大而依次升高，因此室溫下依次升高，因此室溫下F2和和Cl2為氣體，為氣體，Br2為液體，而為液體，而I2為固體。為固體。 第五節(jié)第五節(jié) 氫氫 鍵鍵一、氫鍵的概念二、氫鍵的種類三、氫鍵的特點(diǎn) 當(dāng)當(dāng)H原子與電負(fù)性很大、半徑很小的原原子與電負(fù)性很大、半徑很小的原子子X以共價(jià)鍵結(jié)合為分子時(shí)，由于成鍵電子以共價(jià)鍵結(jié)合為分子時(shí)，由于成鍵電子強(qiáng)烈地偏向強(qiáng)烈地偏向X原子，使原子，使H原子幾乎成為原子幾乎成為“赤赤裸裸”的質(zhì)子而具有較大的正電荷場(chǎng)強(qiáng)。因的質(zhì)子而具有較大的正電荷場(chǎng)強(qiáng)。因而這個(gè)而這個(gè)H原子可與另一個(gè)電負(fù)性大、半徑小原子可與另一個(gè)電負(fù)性大、半徑小的的Y原子產(chǎn)生定向吸引作用，形成原

7、子產(chǎn)生定向吸引作用，形成XHY結(jié)構(gòu)，其中結(jié)構(gòu)，其中H原子與原子與Y原子間的作用力稱為原子間的作用力稱為氫鍵。氫鍵。 在在X XHYHY中，中，實(shí)線表示共價(jià)健，虛線表示實(shí)線表示共價(jià)健，虛線表示氫氫鍵。鍵。X X和和Y Y它們可以是同種原子，也可以是不同種它們可以是同種原子，也可以是不同種的原子的原子。如：如：F FHFHF或或N NH OH O 形成氫鍵的兩個(gè)條件形成氫鍵的兩個(gè)條件: 1.與電負(fù)性大且與電負(fù)性大且 r 小的原子小的原子(F, O, N)相連的相連的 H ; 2. 在附近要有一個(gè)電負(fù)性很大在附近要有一個(gè)電負(fù)性很大,含有孤對(duì)電子含有孤對(duì)電子, 半徑小半徑小的原子的原子(F, O, N

8、)。 氫鍵可分為分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵兩種類氫鍵可分為分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵兩種類型。一個(gè)分子的型。一個(gè)分子的 鍵與另一個(gè)分子中的鍵與另一個(gè)分子中的Y Y原子原子形成的氫鍵稱為形成的氫鍵稱為分子間氫鍵分子間氫鍵； 一個(gè)分子的一個(gè)分子的鍵與該分子內(nèi)的鍵與該分子內(nèi)的Y Y原子形成的氫鍵稱為原子形成的氫鍵稱為分子內(nèi)氫鍵分子內(nèi)氫鍵。X H X H 硝基苯酚硝基苯酚1.飽和性和方向性飽和性和方向性由于由于 H 的體積小的體積小, 1 個(gè)個(gè) H 只能形成一個(gè)氫只能形成一個(gè)氫鍵鍵.由于由于 H 的兩側(cè)電負(fù)性極大的原子的負(fù)電排斥的兩側(cè)電負(fù)性極大的原子的負(fù)電排斥, 使兩個(gè)原子在使兩個(gè)原子在 H 兩側(cè)呈直線排列兩

9、側(cè)呈直線排列.2.氫鍵的強(qiáng)度氫鍵的強(qiáng)度介于化學(xué)鍵和分子間作用力之間介于化學(xué)鍵和分子間作用力之間,氫鍵的強(qiáng)氫鍵的強(qiáng)弱與弱與X和和Y元素原子元素原子原子半徑和電負(fù)性有關(guān)原子半徑和電負(fù)性有關(guān).3.氫鍵對(duì)于物質(zhì)性質(zhì)的影響氫鍵對(duì)于物質(zhì)性質(zhì)的影響分子間存在氫鍵時(shí)分子間存在氫鍵時(shí), 大大地影響了分子間的結(jié)合大大地影響了分子間的結(jié)合力力, 故物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)將升高故物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)將升高. HF、HCl、HBr、HI , 從范德華力考慮從范德華力考慮, 半徑依半徑依次增大次增大, 色散力增加色散力增加,熔沸點(diǎn)高熔沸點(diǎn)高, 故熔點(diǎn)沸點(diǎn)為故熔點(diǎn)沸點(diǎn)為 HI HBr HCl, 但由于但由于 HF 分子間有氫鍵，故分子間有氫鍵，故 HF 的熔沸的熔沸點(diǎn)在這里最高點(diǎn)在這里最高, 破壞了從左到右熔沸點(diǎn)升高的規(guī)律破壞了從左到右熔沸點(diǎn)升高的規(guī)律. H2O, NH3 由于氫鍵的存在由于氫鍵的存在, 在同族氫化物中熔沸點(diǎn)亦在同族氫化物中熔沸點(diǎn)亦是最高。是最高。H2O 和和 HF 的分子間氫鍵很強(qiáng)的分子間氫鍵很強(qiáng), 以致于分子發(fā)生以致于分子發(fā)生締合締合, 以以(H2O)2、 (H2O)3、(HF)2、(HF)3 形式存在形式存在, 而而 (H2O)2 排列最緊密排列最緊密, 4時(shí)時(shí), (H2