其次講 化學鍵與分子結(jié)構(gòu)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——其次講化學鍵與分子結(jié)構(gòu)其次講化學鍵與分子結(jié)構(gòu)

第一節(jié)離子鍵

一、離子鍵的形成和特征1、離子鍵的形成

電離能很小的金屬原子：

電負性I1或Y1（KJ/mol）Na0.9496

0.8

3.0

419-348.8

K

電子親合能很大的非金屬原子：Cl

O3.5-141

電負性相差大的元素相遇，一失電子，一得電子，它們之間以靜電引力相結(jié)合，形成離子鍵。

④：陽陰離子間具有靜電引力，兩原子的電子云間存在排斥力，兩原子核間存在相互排斥力，當兩原子接近到一定距離，引力=斥力，（此時整個體系能量最低），形成離子鍵。

橫坐標：核間距r；縱坐標：體系的勢能V。

縱坐標的零點當r無窮大時，即兩核之間無限遠時的勢能。下面來考察Na+和Cl－彼此接近的過程中，勢能V的變化。

r=r0，V有微小值，此時體系最穩(wěn)定，說明形成離子鍵。

r<r0，當r減小時，V急劇上升。由于Na+和Cl－彼此再接近時，電子云之間的斥力急劇增加，導致勢能猛然上升。

因此，離子相互吸引，保持一定距離時，體系最穩(wěn)定。這就意味著形成了離子鍵。r0和鍵長有關(guān)，而V和鍵能有關(guān)。

2、離子鍵的特征①本質(zhì)：陰、陽離子間的靜電引力②無方向性、飽和性只要空間允許，盡可能多地吸引帶相反電荷的離子（任何方向，盡可能多）。但總體來說，有一定比例。二、離子的特性

1、離子的電荷

離子化合物AmBn：An+，Bm-+n﹥+3，很少見2、離子的電子層結(jié)構(gòu)

簡單陰離子的電子構(gòu)型，一般與同周期希有氣體原子電子層構(gòu)型一致。簡單的陽離子構(gòu)型：

編著：陳應(yīng)河

1

3、離子半徑

將陰陽離子看成是保持著一定距離的兩個球體。

d=r++r-單位：pm（10-12m）

規(guī)律：①同一元素：

負離子半徑＞原子半徑＞正離子半徑低價負離子半徑＞高價負離子半徑低價正離子半徑＞高價正離子半徑例：

②同一周期

從左到右，陽離子：正電荷數(shù)↑，半徑↓陰離子：負電荷數(shù)↓，半徑↓

③同一主族

電荷數(shù)基本一致，從上到下，半徑↑（∵電子層增加）

離子半徑↓，離子間引力↑，離子鍵強度↑，熔、沸點↑，硬度↑

其次節(jié)共價鍵理論

1916年，路易斯提出共價鍵理論。

N2O分子的路易斯結(jié)構(gòu)式：

靠共用電子對，形成化學鍵，得到穩(wěn)定電子層結(jié)構(gòu)。定義：原子間借用共用電子對結(jié)合的化學鍵叫作共價鍵。

對共價鍵的形成的認識，發(fā)展提出了現(xiàn)代價鍵理論和分子軌道理論。一、價鍵理論（電子配對法）

1、氫分子共價鍵的形成和本質(zhì)（應(yīng)用量子力學）

當兩個氫原子（各有一個自旋方向相反的電子）相互靠近，到一定距離時，會發(fā)生相互作用。每個H原子核不僅吸引自己本身的1s電子還吸引另一個H原子的1s電子，平衡之前，引力＞排斥力，到平衡距離d，能量最低：E0﹤2E，形成穩(wěn)定的共價鍵。

H原子的玻爾半徑：53pm，說明H2分子中兩個H原子的1S軌道必然發(fā)生重疊，核間形成一個電子出現(xiàn)的幾率密度較大的區(qū)域。這樣，加強了核間電子云對兩核的吸引，減弱了兩核間斥力，體系能量降低，更穩(wěn)定。

（核間電子在核間同時受兩個核的吸引比單獨時受核的吸引要小，即位能低，∴能量低）2、價鍵理論要點

①要有自旋相反的未配對的電子

H↑+H↓-→H↑↓H表示：H:H或H-H

編著：陳應(yīng)河

2

②電子配對后不能再配對即一個原子有幾個未成對電子，只能和同數(shù)目的自旋方向相反的未成對

23

電子成鍵。如：N：2s2p，N≡N或NH3這就是共價鍵的飽和性。③原子軌道的最大程度重疊

（重疊得越多，形成的共價鍵越穩(wěn)固）3、共價鍵的類型

①σ鍵和π鍵（根據(jù)原子軌道重疊方式不同而分類）s-s：σ鍵，如：H-Hs-p：σ鍵，如：H-Clp-p：σ鍵，如：Cl-Cl單鍵：σ鍵

雙鍵：一個σ鍵，一個π鍵叁鍵：一個σ鍵，兩個π鍵例：N≡N

σ鍵的重疊程度比π鍵大，∴π鍵

原子軌道重疊方式

沿軸轉(zhuǎn)180O穩(wěn)固程度

σ鍵

π鍵

π鍵，

不如σ鍵穩(wěn)固。

頭碰頭能單獨存在符號不變穩(wěn)固

肩并肩不能單獨存在

符號變差

含共價雙鍵和叁鍵的化合物重鍵簡單開啟，參與反應(yīng)。

②非極性共價鍵和極性共價鍵

根據(jù)共價鍵的極性分（電子云在兩核中的分布），由同種原子組成的共價鍵為非極性共價鍵。例：H2，O2，N2等

一般來說，不同種原子組成的共價鍵為極性共價鍵。例：HCl，H2O，NH3等

共價鍵極性的強弱，可由成鍵原子的電負性的大小來表示。

極性共價鍵是非極性共價鍵和離子鍵的過渡鍵型。③配位共價鍵(配位鍵)

原子或離子有空軌道有孤對電子配位鍵的離子或分子很普遍

二、鍵參數(shù)表征共價鍵的物理量叫鍵參數(shù)。

鍵能：共價鍵的強度

鍵長、鍵角：以共價鍵形成的分子的空間構(gòu)型（幾何構(gòu)型）1、鍵能：衡量共價鍵強弱的物理量。指298.15K，101.3KPa條件下，

AB（g）-→A（g）+B（g）所需的E（KJ/mol）

編著：陳應(yīng)河

3

雙原子分子，其鍵能=離解能D，如Cl2，HCl多原子分子，指的是平均鍵能：

例：CH4D1=435.1KJ/mol；D2=443.5KJ/mol；D3=443.5KJ/mol；D4=338.9KJ/mol；E（C-H）=（D1+D2+D3+D4）/4=415.25KJ/mol2、鍵長（用X射線法）：

成鍵的兩個原子核之間的距離。兩個原子共價半徑之和=鍵長

鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)固。2、鍵長（用X射線法）：

成鍵的兩個原子核之間的距離。兩個原子共價半徑之和=鍵長

鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)固。3、鍵角

鍵長和鍵角確定，分子構(gòu)型就確定了。

價鍵理論對比簡明地闡述了共價鍵的形成過程和本質(zhì)，并成功地解釋了共價鍵的飽和性和方向性，但在解釋分子的空間構(gòu)型（結(jié)構(gòu)）方面發(fā)生一定困難。

第三節(jié)雜化軌道理論和分子的幾何構(gòu)型

CH4，C的四價問題

1931年，Pauling、Slater在價鍵理論的基礎(chǔ)上，提出雜化軌道理論。一、雜化軌道的概念

①什么叫雜化軌道？

能量相近的原子軌道混合起來，重新組成一組能量一致的軌道，這一過程，稱原子軌道雜化，組成的新軌道叫雜化軌道。②原子軌道雜化后，使一頭肥大，電子云分布更集中，成鍵能力更強。

原子軌道雜化軌道

成鍵能力：S﹤P﹤SP﹤SP﹤SP二、雜化軌道的類型和分子的幾何構(gòu)型1、SP雜化和分子的幾何構(gòu)型例：BeF2的立體結(jié)構(gòu)為線性

2

3

編著：陳