無極分析化學(xué)化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)

1、2022/9/271第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)8-1 離子鍵理論8-3 分子的極性與變形性8-4 分子間作用力和氫鍵本章目錄8-2 共價(jià)鍵理論8-5 離子極化和變形性8-6 晶體結(jié)構(gòu)12022/9/272 除了稀有氣體元素的原子能以單原子形式穩(wěn)定出現(xiàn)外，其他元素的原子則以一定的方式結(jié)合成分子或以晶體的形式存在。 分子是物質(zhì)能獨(dú)立存在并保持其化學(xué)特性的最小微粒。物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)主要決定于分子的性質(zhì)，而分子的性質(zhì)主要決定于分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)22022/9/273 分子結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：分子中直接相鄰的原子間的強(qiáng)相互作用力，即化學(xué)鍵問題和分子的空間構(gòu)型(幾

2、何形狀)問題。 按照化學(xué)鍵形成方式與性質(zhì)的不同，化學(xué)鍵可分為三種基本類型： 離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵 8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)32022/9/274一、離子鍵的形成及特點(diǎn)1. 離子鍵的形成8-1 離子鍵理論 由電負(fù)性大的活潑非金屬原子與電負(fù)性小的活潑金屬原子得失電子后，陰陽離子通過靜電引力而形成的化學(xué)鍵，叫離子鍵。 由離子鍵形成的化合物叫做離子型化合物，以離子晶體形式存在。8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)42022/9/275越大，形成的離子鍵越穩(wěn)定典型離子型化合物A、A金屬陽離子（Be除外）A、A非金屬陰離子8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)52022/9/

3、2762. 離子鍵的性質(zhì)（1）離子鍵的本質(zhì)正負(fù)離子間靜電引力介電常數(shù)電荷離子間距離f 越大，離子鍵強(qiáng)度越大。8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)62022/9/277（2）離子鍵特征無方向性和飽和性 因假定離子的電荷分布是球形對稱的，故可在各個(gè)方向上、同等程度的、盡量多的吸引相反電荷的其它離子，使體系能量降為最低，形成牢固的離子鍵。8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)72022/9/278（3）鍵的離子性與成鍵元素電負(fù)性差有關(guān)成鍵元素的電負(fù)性差X 越大，離子鍵成分越大。 對AB型化合物：（近似） X 1.7, 離子型化合物 X 1.7，共價(jià)型化合物 X = 1.7，離子鍵成分50%

4、 離子鍵與共價(jià)型沒有嚴(yán)格的界限：典型的離子型化合物， 也有共價(jià)成分；它們之間存在著一系列的逐漸變化。如：X最大的CsF （X=3.19）共價(jià)性為8%； HF （ X=1.781.7），但以共價(jià)性為主。8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)82022/9/279二、離子鍵的強(qiáng)度 晶格能大小標(biāo)志著離子晶體中離子鍵的強(qiáng)弱，晶格能越大，離子鍵越強(qiáng)，離子晶體越穩(wěn)定，該晶體熔、沸點(diǎn)越高，硬度越大。晶格能U（kJmol-1) 1mol A+(g)+ 1mol B-(g) = 1mol AB(s)放出的能量8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)92022/9/2710離子的結(jié)構(gòu)很大程度上決定著離子型化

5、合物的性質(zhì)。1. 離子電荷：離子電荷越高、半徑越小、靜電引力越強(qiáng)，則離子鍵越強(qiáng)，熔、沸點(diǎn)越高。 三、離子的特征Fe2+還原性；Fe3+氧化性，與SCN顯紅色影響物理性質(zhì)影響化學(xué)性質(zhì)8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)102022/9/27112. 離子半徑：正、負(fù)離子的核間距，即正、負(fù)離子的有效半徑之和。（1）同一主族、電荷相同的離子，從上而下，半徑增大：Li+ Na+ K+ r (Mg2+)r (Al3+) 負(fù)離子電荷越高，半徑越大： r (S2-) r (Cl- )8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)112022/9/2712（5）周期表中處于相鄰左上角和右下角的正離子半徑近似

6、相等，如：Na+ Ca2+、Li+ Mg2+。（3）同一元素高價(jià)離子半徑小于低價(jià)離子半 徑，如：r（Fe3+） r(Fe2+). （4）負(fù)離子半徑較大，r（130 250 pm） 正離子半徑較小，r （10 170 pm） r （k+） r (Cl- ) 8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)122022/9/2713 單原子負(fù)離子常為8電子構(gòu)型( S2- 、Cl- )。 單原子正離子可分以下幾種：（1）2電子構(gòu)型(1s2)：指形成離子后，最外層為2個(gè)電子的離子（Li+、Be2+、B3+）3. 離子的電子構(gòu)型（2）8電子構(gòu)型(ns2np6)：指形成離子后，最外層為8個(gè)電子的離子（如Na+

7、2s22p63s1等A、A、A、 B族正離子Mg2+、Al3+ 、Sc3+等）8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)132022/9/2714（3）917電子構(gòu)型(ns2np6nd19)：指形成離子后最外層為917個(gè)電子的離子（Fe2+ 3s23p63d64S2等d、ds區(qū)金屬離子）（5）（18+2 ）電子構(gòu)型 (n-1)s2 (n-1)p6 (n-1)d10ns2 ：指形成離子后，最外層為2個(gè)電子、次外層為18個(gè)電子的離子。(Pb2+ 5S25P65d106S26P2） (p區(qū)低價(jià)離子Sn2+ Bi3+、Pb2+等)（4）18電子構(gòu)型( ns2np6nd10)：指形成離子后，最外層為18

8、個(gè)電子的離子( Ag+ 4s24p64d105s1）(ds：Cu+，Ag+，Zn2+，p區(qū)高價(jià)離子：Pb4+, Bi 5+ ）8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)142022/9/2715 離子半徑越大，正負(fù)離子間相互作用的距離越遠(yuǎn)，離子鍵強(qiáng)度越小 。四、離子的特征對離子鍵強(qiáng)度的影響8-1 離子鍵理論第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 不存在離子極化的條件下，離子電荷越大，正負(fù)離子間相互作用越大，離子鍵強(qiáng)度越大 152022/9/2716 *當(dāng)離子的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)合力大小有如下經(jīng)驗(yàn)規(guī)律： 8e構(gòu)型 917 e構(gòu)型 917e- 8e-一般規(guī)律：8-5 離

9、子極化和變形性第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)882022/9/27892.離子的變形性 離子半徑 r ： r 愈大， 變形性愈大。如變形性：Li+Na+K+Rb+Cs+；F-Cl-Br-Mg2+ 離子電荷：負(fù)離子電荷多的變形性大。 如變形性： S2 Cl 離子的電子層構(gòu)型:(18+2)e-,18e- 917e-8e- 如變形性：Cd2+ Ca2+； Cu+ Na+ r/pm 97 99 96 95 一般規(guī)律：8-5 離子極化和變形性第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)892022/9/2790 當(dāng)正負(fù)離子混合在一起時(shí)，著重考慮正離子的極化力，負(fù)離子的變形性，但是18e構(gòu)型的正離子(Ag+, Cd2+ 等)也要考慮其變形性。8-5 離子極化和變形性第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)902022/9/27913.離子的相互極化作用 鍵型過渡(離子鍵向共價(jià)鍵過渡) Ag+ Ir/pm126+216 (= 342)R0/pm 299如：AgF AgCl AgBr AgI核間距縮短。離子鍵共價(jià)鍵8-5 離子極化和變形性第八章 化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu) 晶型改變 性質(zhì)改變912022/9/2792思考題：解釋堿土金屬氯化物的熔點(diǎn)變化規(guī)