分子結(jié)構(gòu)與結(jié)合鍵課件

1.2.1離子鍵理論1.2.2共價(jià)鍵理論1.2.3金屬鍵理論1.2分子結(jié)構(gòu)和結(jié)合鍵1.2.4分子間作用力1.2.1離子鍵理論1.2.2共價(jià)鍵理論1.2.3金屬1

1.2.1離子鍵理論1.2.1離子鍵理論2一、離子鍵的形成 · ·· ··

Na·+:Cl· →Na+[:Cl:] ·· ··一、離子鍵的形成 ·3二、離子鍵及其特點(diǎn)定義：正負(fù)離子間的靜電吸引力叫做離子鍵。特點(diǎn)：離子鍵既沒(méi)有方向性也沒(méi)有飽和性。NaCl晶體離子鍵：陰離子與陽(yáng)離子之間的作用力，離子可以看成是均勻的帶電小球，所以，既沒(méi)有方向性，也沒(méi)有飽和性，即，只要陰離子足夠大，就能在表面的各個(gè)方向盡可能多的吸引陽(yáng)離子，反之，陽(yáng)離子也是這樣。二、離子鍵及其特點(diǎn)定義：正負(fù)離子間的靜電吸引力叫做離子鍵。N4三、離子鍵強(qiáng)度與晶格能晶格能：表示相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正離子和負(fù)離子結(jié)合成1mol離子晶體時(shí)所釋放的能量，或1mol離子晶體解離成自由氣態(tài)離子時(shí)所吸收的能量。如：

Ca2+

(g)+2Cl-(g)CaCl2

(s)

–

H=U=2260kJ/mol離子鍵強(qiáng)度：用晶格能表示三、離子鍵強(qiáng)度與晶格能晶格能：表示相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正離子和負(fù)離5Born-Lande公式U=-Ve∝Z1Z2/r

其中：Ve為正負(fù)離子間吸引力和排斥力達(dá)平衡時(shí)，體系的位能；Z1、Z2

分別為正負(fù)離子的電荷數(shù)；r為正負(fù)離子間距。Born-Haber循環(huán)計(jì)算UBorn-Lande公式6四、離子化合物的類(lèi)型(1）氯化鈉型是由兩種面心立方結(jié)構(gòu)的離子沿晶軸平移1/2間距而成，配位數(shù)為6。NaCl、KCl、AgBr、PbS、MgO等皆屬此類(lèi)；(2）氯花銫型是由兩種簡(jiǎn)立方結(jié)構(gòu)的離子沿空間對(duì)角線位移1/2長(zhǎng)度套構(gòu)而成，配位數(shù)為8。TiBr、TiI等皆屬此類(lèi)。（3）離子結(jié)合成分較大的半導(dǎo)體材料ZnS等，是由兩種各為面心立方結(jié)構(gòu)的離子沿空間對(duì)角線位移1/4程度套構(gòu)而成的閃鋅礦結(jié)構(gòu)，配位數(shù)為4。四、離子化合物的類(lèi)型(1）氯化鈉型是由兩種面心立方結(jié)構(gòu)的7五、離子化合物的性質(zhì)

高熔點(diǎn)Highmeltingpoints高沸點(diǎn)Highboilingpoints易脆性Brittleness溶解性Somearesoluble,somenot.五、離子化合物的性質(zhì)高熔點(diǎn)Highmeltingpo8

1.2.2共價(jià)鍵理論共享電子對(duì)●●1.2.2共價(jià)鍵理論共享電子對(duì)●●9(1)價(jià)鍵理論共價(jià)鍵的本質(zhì)是由于原子相互接近時(shí)軌道重疊（即波函數(shù)疊加），原子間通過(guò)共用自旋相反的電子對(duì)使能量降低而成鍵。共價(jià)鍵的主要特點(diǎn)是具有飽和性和方向性。一、共價(jià)鍵的本質(zhì)和特點(diǎn)(1)價(jià)鍵理論共價(jià)鍵的本質(zhì)是由于原子10二、共價(jià)鍵的鍵型鍵(成鍵軌道）頭碰頭原子核連線為對(duì)稱(chēng)軸鍵，肩并肩穿過(guò)原子核連線有一節(jié)面二、共價(jià)鍵的鍵型鍵(成鍵軌道）頭碰頭鍵，肩并肩11共價(jià)鍵形成實(shí)例HF的生成共價(jià)鍵形成實(shí)例HF的生成12N2的生成鍵鍵氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?對(duì)成鍵有貢獻(xiàn)的是三對(duì)電子，即形成兩個(gè)π鍵和一個(gè)σ鍵。對(duì)鍵沒(méi)有貢獻(xiàn)，成鍵與反鍵能量近似抵消，它們相當(dāng)于孤電子對(duì)。N2的生成鍵鍵氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?對(duì)成鍵有貢獻(xiàn)13分子結(jié)構(gòu)與結(jié)合鍵課件14(2)雜化軌道理論同一原子中，不同原子軌道的線性組合，改變?cè)榆壍赖姆植挤较?，有利于成鍵，但原子軌道的數(shù)目不變。(2)雜化軌道理論同一原子中，不同原子軌道的線性15實(shí)驗(yàn)測(cè)得CCl4、CH4等的立體構(gòu)型為正四面體（tetrahedral）

在同一個(gè)原子中能量相近的不同類(lèi)型（s,p,d,）的幾個(gè)原子軌道波函數(shù)可以相互疊加而組成同等數(shù)目的能量完全相同的雜化軌道。實(shí)驗(yàn)測(cè)得CCl4、CH4等的立體構(gòu)型為正四面體（tetr16雜化軌道的主要類(lèi)型

sp直線型鍵角180

CO2,C2H2sp2

平面三角形鍵角120

BF3,NO3-,C6H6,C2H4sp3

正四面體形鍵角10928’’CH4,H2O,NH3dsp2平面四方形鍵角90

Ni(CN)42-dsp3(sp3d)三角雙錐120和90

PCl5d2sp3(sp3d2)正八面體90

SF6雜化軌道的主要類(lèi)型sp直線型17sp雜化軌道激發(fā)雜化sp雜化軌道激發(fā)雜化18sp2雜化乙烯sp2雜化乙烯19sp3雜化sp3雜化20(3)價(jià)層電子互斥理論CH4

NH3H2OPF3ClF3分子構(gòu)型和電子構(gòu)型的區(qū)別原則：盡可能使電子對(duì)之間的排斥作用最小高鍵級(jí)>低鍵級(jí)孤對(duì)－孤對(duì)>孤對(duì)－鍵對(duì)>鍵對(duì)－鍵對(duì)(3)價(jià)層電子互斥理論CH4NH321價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以定性判斷和預(yù)見(jiàn)分子的幾何構(gòu)型分子的共價(jià)鍵中的價(jià)電子對(duì)以及孤對(duì)電子由于相互排斥作用而趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離，分子盡可能采取對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。若一個(gè)中心原子和幾個(gè)配位原子形成分子時(shí)，分子的幾何構(gòu)型取決于中心原子周?chē)膬r(jià)電子數(shù)目。價(jià)電子包括價(jià)層軌道中成鍵電子對(duì)(bp)和孤電子對(duì)(lp).不同價(jià)電子對(duì)間排斥作用的順序?yàn)椋?/p>

lp－lplp－bpbp－bp分子中的多重鍵按單鍵處理。價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以定性判斷和預(yù)見(jiàn)分子的幾何構(gòu)型分子的共價(jià)22價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定方法：價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝(中心原子價(jià)電子總數(shù)＋配位原子提供電子數(shù)–離子電荷數(shù))/2規(guī)定：(1)作為配體，鹵素原子和H原子提供1個(gè)電子，氧族元素的原子不提供電子，N原子提供-1個(gè)電子；(2)作為中心原子，鹵素原子按提供7個(gè)電子計(jì)算，氧族元素的原子按提供6個(gè)電子計(jì)算；(3)對(duì)于復(fù)雜離子，在計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)時(shí)，還應(yīng)加上負(fù)離子的電荷數(shù)或減去正離子的電荷數(shù)；(4)計(jì)算電子對(duì)數(shù)時(shí)，若剩余1個(gè)電子，亦當(dāng)作1對(duì)電子處理。(5)雙鍵、叁鍵等多重鍵作為1對(duì)電子看待。價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定方法：231、試判斷PCl5

離子的空間構(gòu)型。解：P離子的正電荷數(shù)為5，中心原子P有5個(gè)價(jià)電子，Cl原子各提供1個(gè)電子，所以P原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為（5+5-0）/2=5，其排布方式為三角雙錐。因價(jià)層電子對(duì)中無(wú)孤對(duì)電子，所以PCl5

為三角雙錐構(gòu)型。2、實(shí)例分析：試判斷H2O分子的空間構(gòu)型。解：O是H2O分子的中心原子，它有6個(gè)價(jià)電子，與O化合的2個(gè)H原子各提供1個(gè)電子，所以O(shè)原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為（6+2）/2=4，其排布方式為四面體，因價(jià)層電子對(duì)中有2對(duì)孤對(duì)電子，所以H2O分子的空間構(gòu)型為V形。1、試判斷PCl5離子的空間構(gòu)型。24價(jià)電子對(duì)數(shù)目與分子構(gòu)型23456價(jià)電子對(duì)數(shù)目與分子構(gòu)型2345625分子構(gòu)型：正四面體甲烷[ClO4]–分子構(gòu)型：正四面體含氧原子的情況：凈結(jié)果是O原子不提供價(jià)電子。分子構(gòu)型：正四面體甲烷[ClO4]–分子構(gòu)型：正四面體含氧原26氨分子構(gòu)型：角錐型水分子構(gòu)型：角型電子構(gòu)型與分子構(gòu)型不一致氨分子構(gòu)型：角錐型水分子構(gòu)型：角型電子構(gòu)型與分子構(gòu)型不一致27BF3分子構(gòu)型：平面三角[PF6]-分子構(gòu)型：正八面體BF3分子構(gòu)型：平面三角[PF6]-分子構(gòu)型：正八面體28ClF3分子構(gòu)型：T字型三種構(gòu)型選擇電子構(gòu)型與分子構(gòu)型不一致電子數(shù)為5時(shí)，孤對(duì)總是盡先處于三角雙錐的腰部位置ClF3分子構(gòu)型：T字型三種構(gòu)型選擇電子構(gòu)型與分子構(gòu)型不一29價(jià)層電子互斥理論的局限性不能說(shuō)明成鍵原理和鍵的相對(duì)穩(wěn)定性氮?dú)鉃槭裁捶€(wěn)定？與O2的分子軌道能級(jí)圖比較有何不同，why?價(jià)層電子互斥理論的局限性不能說(shuō)明成鍵原理和鍵的相對(duì)穩(wěn)定性氮?dú)?0(4)分子軌道理論原子中某個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的波函數(shù)，用表示，分子軌道可由原子軌道線性組合而成。(4)分子軌道理論原子中某個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的波函數(shù)，用表示，31一、分子軌道理論的要點(diǎn)原子軌道組成分子軌道時(shí)，軌道數(shù)不變。分子軌道的能量可以高于、低于和等于原子軌道，分別稱(chēng)為反鍵軌道、成鍵軌道和非鍵軌道。原子軌道組成分子軌道時(shí)，必須滿(mǎn)足原子軌道的能量相近、軌道最大重疊和對(duì)稱(chēng)性匹配。分子軌道中的電子排布和原子軌道中電子排布的規(guī)則相似，即遵循Pauli原理，能量最低原理及Hund規(guī)則。一、分子軌道理論的要點(diǎn)原子軌道組成分子軌道時(shí)，軌道數(shù)不變。分32

成鍵軌道和反鍵軌道成鍵軌道(bonding)反鍵軌道(antibonding)成鍵軌道和反鍵軌道成鍵軌道(bonding)反鍵軌道(33二、分子軌道圖(a)和分子軌道能級(jí)圖(b)(a)(b)成鍵軌道中，兩原子之間的電子云密度增加；反鍵軌道中，兩原子之間的電子云密度降低。二、分子軌道圖(a)和分子軌道能級(jí)圖(b)(a)(b)成鍵34H2的分子軌道能級(jí)圖(a)氫原子軌道(b)氫分子軌道H2的分子軌道能級(jí)圖(a)氫原子軌道35H2

與He2

的比較H2與He2的比較36三、簡(jiǎn)單雙原子分子軌道能級(jí)1s

*1s

2s

*2s

2p

2py

2pz

*2py

*2pz

*2pxO2的分子軌道三、簡(jiǎn)單雙原子分子軌道能級(jí)1s*1s2s37氧的順磁性O(shè)2的π*軌道上的兩個(gè)電子分占簡(jiǎn)并軌道且自旋平行。在低溫下(液體狀態(tài))會(huì)有順磁性氧的順磁性O(shè)2的π*軌道上的兩個(gè)電子分占簡(jiǎn)并軌道且自旋平行。38N2的分子軌道能級(jí)圖N2的分子軌道能級(jí)圖39氮?dú)鉃槭裁捶€(wěn)定？與O2的分子軌道能級(jí)圖比較有何不同，why?氮?dú)鉃槭裁捶€(wěn)定？與O2的分子軌道能級(jí)圖比較有何不同，why?40HF的分子軌道能級(jí)圖非鍵反鍵成鍵H的1s和F的1s,2s軌道相差較大的能量，不能有效的組合成分子軌道。H的1s和F2p的軌道能量相近，可以組合成分子軌道。假設(shè)H與F沿x軸相互靠近，H的1s和F的2px可以有效的組合成1個(gè)成鍵軌道和1個(gè)反鍵軌道，但H的1s和F的2py,2pz對(duì)稱(chēng)性不匹配，凈重疊為零，沒(méi)有成鍵效應(yīng)，所以F的2py,2pz軌道作為非成鍵的π型軌道移入分子軌道圖中。HF的分子軌道能級(jí)圖非鍵反鍵成鍵H的1s和F的1s,2s軌道41(4)鍵參數(shù)鍵級(jí)

鍵級(jí)越大，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定鍵能

鍵能越大，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定鍵長(zhǎng)

鍵長(zhǎng)越短，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定鍵角

反映分了空間結(jié)構(gòu)鍵的極性

成鍵原子的電負(fù)性差越大，鍵的極性越大(4)鍵參數(shù)鍵級(jí)鍵級(jí)越大，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定421.2.3金屬鍵理論金屬離子沉浸在自由電子的海洋中++++++++++++一、金屬的改性共價(jià)鍵理論1.2.3金屬鍵理論金屬離子沉浸在自由電子的海洋中+++43二、金屬鍵的能帶理論Li2的分子軌道圖空軌道滿(mǎn)軌道Li金屬的分子軌道圖二、金屬鍵的能帶理論Li2的分子軌道圖空軌道滿(mǎn)軌道Li金屬的44金屬導(dǎo)體的能帶模型空滿(mǎn)導(dǎo)帶滿(mǎn)帶能量間隔金屬導(dǎo)體的能帶模型空滿(mǎn)導(dǎo)帶滿(mǎn)帶能量間隔45固體的能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體導(dǎo)帶禁帶滿(mǎn)帶Eg

≥5eVEg≤3eV固體的能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體導(dǎo)帶禁帶滿(mǎn)帶Eg≥5eVE46類(lèi)型：I、II族元素及過(guò)渡元素都是典型的金屬晶體。結(jié)合力：主要是由原子實(shí)和電子云之間的靜電庫(kù)侖力，所以要求排列最緊密。晶格：不喇菲格子。

原胞：大多數(shù)金屬為立方密積和六角密積，配位數(shù)均為12。前者如Cu、Ag、Au、AI，后者如Be、Mg、Zn、Cd。少數(shù)金屬具有體心立方結(jié)構(gòu)，如Li、Na、K、Rb、Cs、Mo、W等。特性：具有良好的導(dǎo)電性，結(jié)合力小，但過(guò)渡金屬的結(jié)合能則比較大。類(lèi)型：I、II族元素及過(guò)渡元素都是典型的金屬晶體。471.2.4分子間作用力分子的極性分子間作用力(IntermolecularForces)氫鍵(Hydrogen)1.2.4分子間作用力分子的極性48(1)分子的極性極性鍵(Polarbonds)HCl(1)分子的極性極性鍵(Polarbonds)HCl49偶極矩(DipoleMoment,)

＝q×d

d：正、負(fù)電荷重心間距（偶極長(zhǎng)）q：電量單位：德拜（Debye，D）

1D＝3.336×10-30C·m（庫(kù)侖·米）表示：（＋）（－）（矢量）偶極矩(DipoleMoment,)50鍵的極性和分子極性（一）CCl4，非極性；CHCl3,極性。鍵的極性和分子極性（一）CCl4，非極性；CHCl3,極51鍵的極性和分子極性（二）H2OCO2CO2，非極性；H2O,極性。鍵的極性和分子極性（二）H2OCO2CO2，非極性；H2O52(2)分子間作用力類(lèi)型(kJ/mol)作用力大小分子類(lèi)型取向力0～3極性分子誘導(dǎo)力0～1極性分子與非極性分子之間色散力8～25所有類(lèi)型分子氫鍵5～30N,O,F;thelinkisasharedHatom化學(xué)鍵能約為：100～600(kJ/mol)(2)分子間作用力(kJ/mol)取向力0～3極性分子誘53取向力極性分子的永久部分電荷之間的吸引作用。取向力極性分子的永久部分電荷之間的吸引作用。54色散力的形成瞬時(shí)偶極色散力的形成瞬時(shí)偶極55色散力大小與分子的形態(tài)1）分子量愈大，色散力愈大；2）相同組成時(shí)，線性分子的色散力較大。如：正戊烷，bp=36.1°C.而(CH3)4C,bp=9.5°C.色散力大小與分子的形態(tài)1）分子量愈大，色散力愈大；56(3)氫鍵（HydrogenBonding）O,N,F等電負(fù)性強(qiáng)的原子之間通過(guò)H原子連接而成；氫鍵是最強(qiáng)的分子間力。(3)氫鍵（HydrogenBonding）O,N,57氫鍵與沸點(diǎn)氫鍵與沸點(diǎn)58冰的結(jié)構(gòu)冰的結(jié)構(gòu)59晶體中粒子的互作用可分為兩大類(lèi)：

1.吸引作用：是由于異種電荷之間的庫(kù)侖力，引起的作用在遠(yuǎn)距離是主要的。

2.排斥作用：一是同種電荷之間的庫(kù)侖力，二是泡利原理所引起，在近距離是主要的。

在一適當(dāng)?shù)木嚯x吸引作用=排斥作用晶格處于穩(wěn)定狀態(tài)1.2.5結(jié)合力一、結(jié)合力晶體中粒子的互作用可分為兩大類(lèi)：60原子間的相互作用由勢(shì)能u(r)可以按下式計(jì)算互作用力：

f(r)=-du(r)/dr

當(dāng)兩原子很靠近時(shí)，斥力大于引力，總的作用力f(r)0。當(dāng)兩原子相離比較遠(yuǎn)時(shí)，總的作用力為引力，f(r)0二互作用力、互作用勢(shì)能和原子間距的關(guān)系u(r)rrf(r)rorm斥力吸引力1.計(jì)算ro、rm原子間的相互作用由勢(shì)能u(r)可以按下式計(jì)算互作用力：二61在某一適當(dāng)距離ro，引力和斥力相抵消，f(r)=0即：du(r)/dr|ro=0得ro

由：df(r)/dr|rm=-d2u(r)/dr2|rm=0

得rm在某一適當(dāng)距離ro，引力和斥力相抵消，f(r)=062兩原子間的互作用勢(shì)能可用冪函數(shù)來(lái)表達(dá)：

u(r)=A/rm+B/rn

A、B、m、n為大于零的常數(shù)，第一項(xiàng)表示吸引能，第二項(xiàng)表示斥力能。晶體中總互作用勢(shì)能為原子或離子對(duì)間的互作用勢(shì)能之和。經(jīng)典的處理方法：先計(jì)算兩個(gè)原子之間的互作用勢(shì)能，再把晶體的結(jié)構(gòu)因素考慮進(jìn)去，綜合起來(lái)就可以求得晶體的總勢(shì)能。設(shè)晶體中兩原子的互作用勢(shì)能為u(rij),則由N個(gè)原子組成的晶體其總的互作用勢(shì)能為：

u(r)=1/2u(rij)2.求結(jié)合能兩原子間的互作用勢(shì)能可用冪函數(shù)來(lái)表達(dá)：2.求結(jié)合能63已知原子間的結(jié)合力、結(jié)合能的數(shù)學(xué)表達(dá)式，可以計(jì)算晶格常數(shù)、體積彈性模量、抗張強(qiáng)度等許多物理量。例如：晶胞常數(shù)的計(jì)算：原子處于平衡位置時(shí)，結(jié)合能最小，由du(r)/dr|r0=0求晶格常數(shù)。

三、結(jié)合力、勢(shì)能的意義已知原子間的結(jié)合力、結(jié)合能的數(shù)學(xué)表達(dá)式，可以計(jì)算晶格常數(shù)、體64

小結(jié)1.固體的結(jié)合全部歸因于電子的負(fù)電荷和原子核的正電荷之間的靜電吸引作用。但不同類(lèi)型，表現(xiàn)形式不同。離子鍵是由異性離子的靜電吸引而形成；共價(jià)鍵是反平行自旋的交疊電子，通過(guò)靜電吸引束縛與它們關(guān)聯(lián)的離子而形成；金屬鍵是靠負(fù)電子云同正離子實(shí)間的庫(kù)侖力形成；分子鍵靠感生偶極矩間的互作用形成氫鍵是氫原子核通過(guò)庫(kù)侖作用與負(fù)電性較大的離子結(jié)合形成。2.原子間的排斥作用來(lái)源于交疊電荷的靜電排斥和泡利原理造成的排斥。3.晶體采用何種結(jié)合類(lèi)型決定于原子束縛電子的能力，這個(gè)能力由原子的電負(fù)性衡量。4.晶體結(jié)合力是研究其理化性能的基礎(chǔ)。小結(jié)1.固體的結(jié)合全部歸因于電子的負(fù)電荷和原65課堂作業(yè)：1.簡(jiǎn)述四大化學(xué)鍵的本質(zhì)和特點(diǎn)；2.簡(jiǎn)述晶體中粒子的兩大類(lèi)相互作用。課堂作業(yè)：661.2.1離子鍵理論1.2.2共價(jià)鍵理論1.2.3金屬鍵理論1.2分子結(jié)構(gòu)和結(jié)合鍵1.2.4分子間作用力1.2.1離子鍵理論1.2.2共價(jià)鍵理論1.2.3金屬67

1.2.1離子鍵理論1.2.1離子鍵理論68一、離子鍵的形成 · ·· ··

Na·+:Cl· →Na+[:Cl:] ·· ··一、離子鍵的形成 ·69二、離子鍵及其特點(diǎn)定義：正負(fù)離子間的靜電吸引力叫做離子鍵。特點(diǎn)：離子鍵既沒(méi)有方向性也沒(méi)有飽和性。NaCl晶體離子鍵：陰離子與陽(yáng)離子之間的作用力，離子可以看成是均勻的帶電小球，所以，既沒(méi)有方向性，也沒(méi)有飽和性，即，只要陰離子足夠大，就能在表面的各個(gè)方向盡可能多的吸引陽(yáng)離子，反之，陽(yáng)離子也是這樣。二、離子鍵及其特點(diǎn)定義：正負(fù)離子間的靜電吸引力叫做離子鍵。N70三、離子鍵強(qiáng)度與晶格能晶格能：表示相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正離子和負(fù)離子結(jié)合成1mol離子晶體時(shí)所釋放的能量，或1mol離子晶體解離成自由氣態(tài)離子時(shí)所吸收的能量。如：

Ca2+

(g)+2Cl-(g)CaCl2

(s)

–

H=U=2260kJ/mol離子鍵強(qiáng)度：用晶格能表示三、離子鍵強(qiáng)度與晶格能晶格能：表示相互遠(yuǎn)離的氣態(tài)正離子和負(fù)離71Born-Lande公式U=-Ve∝Z1Z2/r

其中：Ve為正負(fù)離子間吸引力和排斥力達(dá)平衡時(shí)，體系的位能；Z1、Z2

分別為正負(fù)離子的電荷數(shù)；r為正負(fù)離子間距。Born-Haber循環(huán)計(jì)算UBorn-Lande公式72四、離子化合物的類(lèi)型(1）氯化鈉型是由兩種面心立方結(jié)構(gòu)的離子沿晶軸平移1/2間距而成，配位數(shù)為6。NaCl、KCl、AgBr、PbS、MgO等皆屬此類(lèi)；(2）氯花銫型是由兩種簡(jiǎn)立方結(jié)構(gòu)的離子沿空間對(duì)角線位移1/2長(zhǎng)度套構(gòu)而成，配位數(shù)為8。TiBr、TiI等皆屬此類(lèi)。（3）離子結(jié)合成分較大的半導(dǎo)體材料ZnS等，是由兩種各為面心立方結(jié)構(gòu)的離子沿空間對(duì)角線位移1/4程度套構(gòu)而成的閃鋅礦結(jié)構(gòu)，配位數(shù)為4。四、離子化合物的類(lèi)型(1）氯化鈉型是由兩種面心立方結(jié)構(gòu)的73五、離子化合物的性質(zhì)

高熔點(diǎn)Highmeltingpoints高沸點(diǎn)Highboilingpoints易脆性Brittleness溶解性Somearesoluble,somenot.五、離子化合物的性質(zhì)高熔點(diǎn)Highmeltingpo74

1.2.2共價(jià)鍵理論共享電子對(duì)●●1.2.2共價(jià)鍵理論共享電子對(duì)●●75(1)價(jià)鍵理論共價(jià)鍵的本質(zhì)是由于原子相互接近時(shí)軌道重疊（即波函數(shù)疊加），原子間通過(guò)共用自旋相反的電子對(duì)使能量降低而成鍵。共價(jià)鍵的主要特點(diǎn)是具有飽和性和方向性。一、共價(jià)鍵的本質(zhì)和特點(diǎn)(1)價(jià)鍵理論共價(jià)鍵的本質(zhì)是由于原子76二、共價(jià)鍵的鍵型鍵(成鍵軌道）頭碰頭原子核連線為對(duì)稱(chēng)軸鍵，肩并肩穿過(guò)原子核連線有一節(jié)面二、共價(jià)鍵的鍵型鍵(成鍵軌道）頭碰頭鍵，肩并肩77共價(jià)鍵形成實(shí)例HF的生成共價(jià)鍵形成實(shí)例HF的生成78N2的生成鍵鍵氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?對(duì)成鍵有貢獻(xiàn)的是三對(duì)電子，即形成兩個(gè)π鍵和一個(gè)σ鍵。對(duì)鍵沒(méi)有貢獻(xiàn)，成鍵與反鍵能量近似抵消，它們相當(dāng)于孤電子對(duì)。N2的生成鍵鍵氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?對(duì)成鍵有貢獻(xiàn)79分子結(jié)構(gòu)與結(jié)合鍵課件80(2)雜化軌道理論同一原子中，不同原子軌道的線性組合，改變?cè)榆壍赖姆植挤较?，有利于成鍵，但原子軌道的數(shù)目不變。(2)雜化軌道理論同一原子中，不同原子軌道的線性81實(shí)驗(yàn)測(cè)得CCl4、CH4等的立體構(gòu)型為正四面體（tetrahedral）

在同一個(gè)原子中能量相近的不同類(lèi)型（s,p,d,）的幾個(gè)原子軌道波函數(shù)可以相互疊加而組成同等數(shù)目的能量完全相同的雜化軌道。實(shí)驗(yàn)測(cè)得CCl4、CH4等的立體構(gòu)型為正四面體（tetr82雜化軌道的主要類(lèi)型

sp直線型鍵角180

CO2,C2H2sp2

平面三角形鍵角120

BF3,NO3-,C6H6,C2H4sp3

正四面體形鍵角10928’’CH4,H2O,NH3dsp2平面四方形鍵角90

Ni(CN)42-dsp3(sp3d)三角雙錐120和90

PCl5d2sp3(sp3d2)正八面體90

SF6雜化軌道的主要類(lèi)型sp直線型83sp雜化軌道激發(fā)雜化sp雜化軌道激發(fā)雜化84sp2雜化乙烯sp2雜化乙烯85sp3雜化sp3雜化86(3)價(jià)層電子互斥理論CH4

NH3H2OPF3ClF3分子構(gòu)型和電子構(gòu)型的區(qū)別原則：盡可能使電子對(duì)之間的排斥作用最小高鍵級(jí)>低鍵級(jí)孤對(duì)－孤對(duì)>孤對(duì)－鍵對(duì)>鍵對(duì)－鍵對(duì)(3)價(jià)層電子互斥理論CH4NH387價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以定性判斷和預(yù)見(jiàn)分子的幾何構(gòu)型分子的共價(jià)鍵中的價(jià)電子對(duì)以及孤對(duì)電子由于相互排斥作用而趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離，分子盡可能采取對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。若一個(gè)中心原子和幾個(gè)配位原子形成分子時(shí)，分子的幾何構(gòu)型取決于中心原子周?chē)膬r(jià)電子數(shù)目。價(jià)電子包括價(jià)層軌道中成鍵電子對(duì)(bp)和孤電子對(duì)(lp).不同價(jià)電子對(duì)間排斥作用的順序?yàn)椋?/p>

lp－lplp－bpbp－bp分子中的多重鍵按單鍵處理。價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以定性判斷和預(yù)見(jiàn)分子的幾何構(gòu)型分子的共價(jià)88價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定方法：價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝(中心原子價(jià)電子總數(shù)＋配位原子提供電子數(shù)–離子電荷數(shù))/2規(guī)定：(1)作為配體，鹵素原子和H原子提供1個(gè)電子，氧族元素的原子不提供電子，N原子提供-1個(gè)電子；(2)作為中心原子，鹵素原子按提供7個(gè)電子計(jì)算，氧族元素的原子按提供6個(gè)電子計(jì)算；(3)對(duì)于復(fù)雜離子，在計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)時(shí)，還應(yīng)加上負(fù)離子的電荷數(shù)或減去正離子的電荷數(shù)；(4)計(jì)算電子對(duì)數(shù)時(shí)，若剩余1個(gè)電子，亦當(dāng)作1對(duì)電子處理。(5)雙鍵、叁鍵等多重鍵作為1對(duì)電子看待。價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定方法：891、試判斷PCl5

離子的空間構(gòu)型。解：P離子的正電荷數(shù)為5，中心原子P有5個(gè)價(jià)電子，Cl原子各提供1個(gè)電子，所以P原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為（5+5-0）/2=5，其排布方式為三角雙錐。因價(jià)層電子對(duì)中無(wú)孤對(duì)電子，所以PCl5

為三角雙錐構(gòu)型。2、實(shí)例分析：試判斷H2O分子的空間構(gòu)型。解：O是H2O分子的中心原子，它有6個(gè)價(jià)電子，與O化合的2個(gè)H原子各提供1個(gè)電子，所以O(shè)原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為（6+2）/2=4，其排布方式為四面體，因價(jià)層電子對(duì)中有2對(duì)孤對(duì)電子，所以H2O分子的空間構(gòu)型為V形。1、試判斷PCl5離子的空間構(gòu)型。90價(jià)電子對(duì)數(shù)目與分子構(gòu)型23456價(jià)電子對(duì)數(shù)目與分子構(gòu)型2345691分子構(gòu)型：正四面體甲烷[ClO4]–分子構(gòu)型：正四面體含氧原子的情況：凈結(jié)果是O原子不提供價(jià)電子。分子構(gòu)型：正四面體甲烷[ClO4]–分子構(gòu)型：正四面體含氧原92氨分子構(gòu)型：角錐型水分子構(gòu)型：角型電子構(gòu)型與分子構(gòu)型不一致氨分子構(gòu)型：角錐型水分子構(gòu)型：角型電子構(gòu)型與分子構(gòu)型不一致93BF3分子構(gòu)型：平面三角[PF6]-分子構(gòu)型：正八面體BF3分子構(gòu)型：平面三角[PF6]-分子構(gòu)型：正八面體94ClF3分子構(gòu)型：T字型三種構(gòu)型選擇電子構(gòu)型與分子構(gòu)型不一致電子數(shù)為5時(shí)，孤對(duì)總是盡先處于三角雙錐的腰部位置ClF3分子構(gòu)型：T字型三種構(gòu)型選擇電子構(gòu)型與分子構(gòu)型不一95價(jià)層電子互斥理論的局限性不能說(shuō)明成鍵原理和鍵的相對(duì)穩(wěn)定性氮?dú)鉃槭裁捶€(wěn)定？與O2的分子軌道能級(jí)圖比較有何不同，why?價(jià)層電子互斥理論的局限性不能說(shuō)明成鍵原理和鍵的相對(duì)穩(wěn)定性氮?dú)?6(4)分子軌道理論原子中某個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的波函數(shù)，用表示，分子軌道可由原子軌道線性組合而成。(4)分子軌道理論原子中某個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的波函數(shù)，用表示，97一、分子軌道理論的要點(diǎn)原子軌道組成分子軌道時(shí)，軌道數(shù)不變。分子軌道的能量可以高于、低于和等于原子軌道，分別稱(chēng)為反鍵軌道、成鍵軌道和非鍵軌道。原子軌道組成分子軌道時(shí)，必須滿(mǎn)足原子軌道的能量相近、軌道最大重疊和對(duì)稱(chēng)性匹配。分子軌道中的電子排布和原子軌道中電子排布的規(guī)則相似，即遵循Pauli原理，能量最低原理及Hund規(guī)則。一、分子軌道理論的要點(diǎn)原子軌道組成分子軌道時(shí)，軌道數(shù)不變。分98

成鍵軌道和反鍵軌道成鍵軌道(bonding)反鍵軌道(antibonding)成鍵軌道和反鍵軌道成鍵軌道(bonding)反鍵軌道(99二、分子軌道圖(a)和分子軌道能級(jí)圖(b)(a)(b)成鍵軌道中，兩原子之間的電子云密度增加；反鍵軌道中，兩原子之間的電子云密度降低。二、分子軌道圖(a)和分子軌道能級(jí)圖(b)(a)(b)成鍵100H2的分子軌道能級(jí)圖(a)氫原子軌道(b)氫分子軌道H2的分子軌道能級(jí)圖(a)氫原子軌道101H2

與He2

的比較H2與He2的比較102三、簡(jiǎn)單雙原子分子軌道能級(jí)1s

*1s

2s

*2s

2p

2py

2pz

*2py

*2pz

*2pxO2的分子軌道三、簡(jiǎn)單雙原子分子軌道能級(jí)1s*1s2s103氧的順磁性O(shè)2的π*軌道上的兩個(gè)電子分占簡(jiǎn)并軌道且自旋平行。在低溫下(液體狀態(tài))會(huì)有順磁性氧的順磁性O(shè)2的π*軌道上的兩個(gè)電子分占簡(jiǎn)并軌道且自旋平行。104N2的分子軌道能級(jí)圖N2的分子軌道能級(jí)圖105氮?dú)鉃槭裁捶€(wěn)定？與O2的分子軌道能級(jí)圖比較有何不同，why?氮?dú)鉃槭裁捶€(wěn)定？與O2的分子軌道能級(jí)圖比較有何不同，why?106HF的分子軌道能級(jí)圖非鍵反鍵成鍵H的1s和F的1s,2s軌道相差較大的能量，不能有效的組合成分子軌道。H的1s和F2p的軌道能量相近，可以組合成分子軌道。假設(shè)H與F沿x軸相互靠近，H的1s和F的2px可以有效的組合成1個(gè)成鍵軌道和1個(gè)反鍵軌道，但H的1s和F的2py,2pz對(duì)稱(chēng)性不匹配，凈重疊為零，沒(méi)有成鍵效應(yīng)，所以F的2py,2pz軌道作為非成鍵的π型軌道移入分子軌道圖中。HF的分子軌道能級(jí)圖非鍵反鍵成鍵H的1s和F的1s,2s軌道107(4)鍵參數(shù)鍵級(jí)

鍵級(jí)越大，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定鍵能

鍵能越大，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定鍵長(zhǎng)

鍵長(zhǎng)越短，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定鍵角

反映分了空間結(jié)構(gòu)鍵的極性

成鍵原子的電負(fù)性差越大，鍵的極性越大(4)鍵參數(shù)鍵級(jí)鍵級(jí)越大，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定1081.2.3金屬鍵理論金屬離子沉浸在自由電子的海洋中++++++++++++一、金屬的改性共價(jià)鍵理論1.2.3金屬鍵理論金屬離子沉浸在自由電子的海洋中+++109二、金屬鍵的能帶理論Li2的分子軌道圖空軌道滿(mǎn)軌道Li金屬的分子軌道圖二、金屬鍵的能帶理論Li2的分子軌道圖空軌道滿(mǎn)軌道Li金屬的110金屬導(dǎo)體的能帶模型空滿(mǎn)導(dǎo)帶滿(mǎn)帶能量間隔金屬導(dǎo)體的能帶模型空滿(mǎn)導(dǎo)帶滿(mǎn)帶能量間隔111固體的能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體導(dǎo)帶禁帶滿(mǎn)帶Eg

≥5eVEg≤3eV固體的能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體導(dǎo)帶禁帶滿(mǎn)帶Eg≥5eVE112類(lèi)型：I、II族元素及過(guò)渡元素都是典型的金屬晶體。結(jié)合力：主要是由原子實(shí)和電子云之間的靜電庫(kù)侖力，所以要求排列最緊密。晶格：不喇菲格子。

原胞：大多數(shù)金屬為立方密積和六角密積，配位數(shù)均為12。前者如Cu、Ag、Au、AI，后者如Be、Mg、Zn、Cd。少數(shù)金屬具有體心立方結(jié)構(gòu)，如Li、Na、K、Rb、Cs、Mo、W等。特性：具有良好的導(dǎo)電性，結(jié)合力小，但過(guò)渡金屬的結(jié)合能則比較大。類(lèi)型：I、II族元素及過(guò)渡元素都是典型的金屬晶體。1131.2.4分子間作用力分子的極性分子間作用力(IntermolecularForces)氫鍵(Hydrogen)1.2.4分子間作用力分子的極性114(1)分子的極性極性鍵(Polarbonds)HCl(1)分子的極性極性鍵(Polarbonds)HCl115偶極矩(DipoleMoment,)

＝q×d

d：正、負(fù)電荷重心間距（偶極長(zhǎng)）q：電量單位：德拜（Debye，D）

1D＝3.336×10-30C·m（庫(kù)侖·米）表示：（＋）（－）（矢量）偶極矩(DipoleMoment,)116鍵的極性和分子極性（一）CCl4，非極性；CHCl3,極性。鍵的極性和分子極性（一）CCl4，非極性；CHCl3,極117鍵的極性和分子極性（二）H2OCO2CO2，非極性；H2O,極性。鍵的極性和分子極性（二）H2OCO2CO2，非極性；H2O118(2)分子間作用力類(lèi)型(kJ/mol)作用力大小分子類(lèi)型取向力0～3極性分子誘導(dǎo)力0～1極性分子與非極性分子之間色散力8～25所有類(lèi)型分子氫鍵5～30N,O,F;thelinkisasharedHatom化學(xué)鍵能約為：100～600(kJ/mol)(2)分子間作用力(kJ/mol)取向力0～3極性分子誘119取向力極性分子的永久部分電荷之間的吸引作用。取向力極性分子的永久部分電荷之間的吸引作用。120色散力的形成瞬時(shí)偶極色散力的形成瞬時(shí)偶極121色散力大小與分子的形態(tài)1）分子量愈大，色散力愈大；2）相同組成時(shí)，線性分子的色散力較大。如：正戊烷，bp=36.1°C.而(CH3)4C,bp=9.5°C.色散力大小與分子的形態(tài)1）分子量愈大，色散力愈大；122(3)氫鍵（