無機(jī)化學(xué)分子結(jié)構(gòu)離子鍵

1、 第五節(jié)第五節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)第一節(jié)第一節(jié) 離子鍵離子鍵第二節(jié)第二節(jié) 共價(jià)鍵共價(jià)鍵第三節(jié)第三節(jié) 分子的形狀與極性分子的形狀與極性 第四節(jié)第四節(jié) 分子間作用力分子間作用力第二章分子結(jié)構(gòu)第二章分子結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)方面的問題包括兩個(gè)方面的問題分子結(jié)構(gòu)的研究通常分子結(jié)構(gòu)的研究通常 分子或晶體的分子或晶體的空間構(gòu)型空間構(gòu)型 化學(xué)鍵化學(xué)鍵分子結(jié)構(gòu)(Molecular structure)原子間的原子間的相對位置相對位置原子間的原子間的結(jié)合方式結(jié)合方式 空間構(gòu)型空間構(gòu)型問題是討論分子或晶體內(nèi)原子問題是討論分子或晶體內(nèi)原子與原子之間的相對位置。影響分子或晶體內(nèi)與原子之間的相對位置。影響分子或晶體內(nèi)原子與原子之間

2、相對位置的主要參數(shù)是鍵長原子與原子之間相對位置的主要參數(shù)是鍵長和鍵角。和鍵角。H C C HNaClNH3OHHNHHHC6H6HCCHCHCHHCCHH2OC2H2化學(xué)鍵化學(xué)鍵的定義的定義 由于各元素原子的電子層結(jié)構(gòu)不同，在形成由于各元素原子的電子層結(jié)構(gòu)不同，在形成分子或晶體時(shí)原子之間相互作用也不同。因此，分子或晶體時(shí)原子之間相互作用也不同。因此，化學(xué)鍵的類型也不同。化學(xué)鍵的類型也不同。離子鍵離子鍵 ionic bond共價(jià)鍵共價(jià)鍵 covalent bond金屬鍵金屬鍵 metallic bond 分子或晶體中直接相鄰的原子或離子之間存在分子或晶體中直接相鄰的原子或離子之間存在的主要的強(qiáng)烈

3、的相互吸引作用稱為的主要的強(qiáng)烈的相互吸引作用稱為化學(xué)鍵化學(xué)鍵(chemical bond) ?；瘜W(xué)鍵化學(xué)鍵的類的類型型一、離子鍵的形成與特點(diǎn)一、離子鍵的形成與特點(diǎn)二、離子鍵的強(qiáng)度二、離子鍵的強(qiáng)度三、離子的電荷、電子構(gòu)型和半徑三、離子的電荷、電子構(gòu)型和半徑第一節(jié)離子鍵第一節(jié)離子鍵3s1Na ClNa+-eClNa+Cl靠近靠近第一節(jié)第一節(jié)一、離子鍵的形成與特點(diǎn)一、離子鍵的形成與特點(diǎn)Na:1s22s22p6 3s1Cl:1s22s22p63s2 3p53p6 (一一)離子鍵的形成離子鍵的形成1916 年德國科學(xué)家年德國科學(xué)家 Kossel ( 科塞爾科塞爾 ) 提出離子鍵理論。提出離子鍵理論。 陰

4、陽離子通過靜電作用而形成的化學(xué)鍵稱陰陽離子通過靜電作用而形成的化學(xué)鍵稱為為離子鍵。離子鍵。第一節(jié)第一節(jié)一、離子鍵的形成與特點(diǎn)一、離子鍵的形成與特點(diǎn)離子鍵的特點(diǎn)離子鍵的特點(diǎn)是沒有方向性和飽和性。是沒有方向性和飽和性。 ( (二二) )離子鍵的本質(zhì)及特點(diǎn)離子鍵的本質(zhì)及特點(diǎn)離子鍵的本質(zhì)離子鍵的本質(zhì)是陰、陽離子的靜電引力。是陰、陽離子的靜電引力。 離子鍵的強(qiáng)度可用離子鍵的強(qiáng)度可用 (lattice energy)來衡量，以符號來衡量，以符號U 表示。表示。晶格能越大，離子鍵強(qiáng)度就越大，晶格能越大，離子鍵強(qiáng)度就越大， 熔化或破熔化或破壞離子晶體時(shí)消耗的能量也就越大，離子晶體的熔點(diǎn)壞離子晶體時(shí)消耗的能量也

5、就越大，離子晶體的熔點(diǎn)越高，硬度也越大。越高，硬度也越大。二、二、離子鍵的強(qiáng)度離子鍵的強(qiáng)度 離子鍵的性質(zhì)、強(qiáng)弱與離子自身的性質(zhì)有離子鍵的性質(zhì)、強(qiáng)弱與離子自身的性質(zhì)有關(guān)，決定離子性質(zhì)的重要因素有：關(guān)，決定離子性質(zhì)的重要因素有：三、離子的電荷、電子構(gòu)型和半徑三、離子的電荷、電子構(gòu)型和半徑第一節(jié)第一節(jié)(一一)離子的電荷離子的電荷 (二二)離子的電子組態(tài)離子的電子組態(tài)(三三)離子半徑離子半徑(四四)離子極化離子極化(一一)離子的電荷離子的電荷(ionic charge) 結(jié)論：結(jié)論： 一般說來，電荷高，引力大，離一般說來，電荷高，引力大，離子鍵越強(qiáng)，離子化合物越穩(wěn)定。子鍵越強(qiáng)，離子化合物越穩(wěn)定。二、離

6、子的電荷、電子構(gòu)型和半徑二、離子的電荷、電子構(gòu)型和半徑第一節(jié)第一節(jié) R+/pm Z+ 熔點(diǎn)熔點(diǎn)/ CaO 99 +2 2576 NaCl 95 +1 920 2電子型組態(tài)電子型組態(tài)(s2)：如：如Li+、Be2+等等 8電子型組態(tài)電子型組態(tài)(s2p6)：如：如Na+等等 1 8電子型組態(tài)電子型組態(tài)(s2p6d10)：如：如Zn2+、Ag+等等 1 8+2電子型組態(tài)電子型組態(tài)(s2p6d10s2)：如：如Pb2+、Bi3+ 不規(guī)則構(gòu)型：如不規(guī)則構(gòu)型：如Fe2+(3s23p63d6)第一節(jié)第一節(jié)( (二二) )離子的電子構(gòu)型離子的電子構(gòu)型(electronic contiguration of i

7、ons)在離子的半徑和電荷大致相同條件下，不同構(gòu)型的在離子的半徑和電荷大致相同條件下，不同構(gòu)型的陽離子對同種陰離子的結(jié)合力的大小規(guī)律：陽離子對同種陰離子的結(jié)合力的大小規(guī)律：8電子的離子電子的離子817電子離子電子離子18或或18+2電子的離子電子的離子 (三三)離子半徑離子半徑(ionic radius)rA+rB-rrA+、 rB-叫做離子的有效半徑叫做離子的有效半徑第一節(jié)第一節(jié) 離子半徑離子半徑在離子電荷數(shù)相同的情況下，半徑在離子電荷數(shù)相同的情況下，半徑越小，吸引力越大，離子鍵越強(qiáng)，形成的化合物熔越小，吸引力越大，離子鍵越強(qiáng)，形成的化合物熔沸點(diǎn)越高。沸點(diǎn)越高。第一節(jié) BaO SrO CaO

8、 MgO Z+ +2 +2 +2 +2 R+/pm 135 113 99 65 熔點(diǎn)熔點(diǎn)/ 1925 2430 2576 2800 硬度硬度 3.3 3.8 4.5 6.5 (四四)離子極化現(xiàn)象離子極化現(xiàn)象第一節(jié)第一節(jié) 元素的電負(fù)性差別愈大，它們之間形成的元素的電負(fù)性差別愈大，它們之間形成的化學(xué)鍵的離子性愈大。一般用離子性百分?jǐn)?shù)化學(xué)鍵的離子性愈大。一般用離子性百分?jǐn)?shù)來表示鍵的離子性相對共價(jià)鍵的大小。實(shí)驗(yàn)來表示鍵的離子性相對共價(jià)鍵的大小。實(shí)驗(yàn)表明表明,即使電負(fù)性最小的銫即使電負(fù)性最小的銫(Cs)與電負(fù)性最大與電負(fù)性最大的氟的氟(F)形成最典型的離子型化合物氟化銫中，形成最典型的離子型化合物氟化銫

9、中，離子性也只有離子性也只有92，它告訴我們，它告訴我們,離子間不是離子間不是純粹的靜電作用。仍有部分原子軌道重疊純粹的靜電作用。仍有部分原子軌道重疊,且且有一定的共價(jià)性。有一定的共價(jià)性。 (四四)離子極化現(xiàn)象離子極化現(xiàn)象第一節(jié)第一節(jié) 為什么離子化合物具有一定的共價(jià)性？為什么離子化合物具有一定的共價(jià)性？ 陰、陽離子可互為外電場，當(dāng)相互接近時(shí)，皆使對陰、陽離子可互為外電場，當(dāng)相互接近時(shí)，皆使對方的電子云分布發(fā)生變形，偏離原來的球形分布，這種方的電子云分布發(fā)生變形，偏離原來的球形分布，這種現(xiàn)象稱作離子極化。在帶異號電荷離子的極化作用下?，F(xiàn)象稱作離子極化。在帶異號電荷離子的極化作用下。自己的電子云分布發(fā)生變化，稱為離子的變形性。自己的電子云分布發(fā)生變化，稱為離子的變形性。 離子具有二重性：變形性和極化能力。陽離子半徑小，離子具有二重性：變形性和極化能力。陽離子半徑小，電場強(qiáng)，極化作用較大；而陰離子變形性較大。電場強(qiáng)，極化作用較大；而陰離子變形性較大。 正、負(fù)離子相互極化后，部分電子云分布在兩者之間，正、負(fù)離子相互極化后，部分電子云分布在兩者之間，使離子鍵產(chǎn)生共價(jià)性。使離子鍵產(chǎn)生共價(jià)性。離子鍵小結(jié)離子鍵小結(jié) (1)離子鍵沒有方向性，離子