《化学键理论》PPT课件

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1、化学键理论概述ChemicalBonds7第七章Bondformationisaccompaniedbyaloweringofenergy.Theenergyloweringisduetotheattractionsbetweenoppositelychargedionsorbetweennucleiandsharedelectronpairs.Theelectronconfigurationsofindividualatomscontrolhowtheatomscombinewithoneanother

2、.第1节离子键理论一、离子键的形成由活泼金属元素和活泼非金属元素组成的化合物如NaCl，KCl，NaOH，CaO等，在通常情况下，大多数是结晶状的固体，具有较高的熔点和沸点，熔融状态时能够导电。这些化合物大多数都能溶于水，水溶液也能够导电。为了说明这类化合物的原子之间相互作用的本质，1916年，德国化学家W.Kossel根据大多数化合物具有稀有气体稳定结构的事实，提出了离子键的概念。这类化合物之所以导电，是因为它们在熔融状态或水溶液中能够产生带电荷的粒子，即离子。Kossel认为电离能小的活泼金属元素的原

3、子和电子亲和能大的活泼非金属元素的原子相互接近时，金属原子上的电子转移到非金属原子上，分别形成具有稀有气体稳定电子结构的正、负离子。正离子和负离子之间通过静电引力结合在一起，形成离子化合物。这种正、负离子间的静电吸引力就叫做离子键。当不同的原子通过离子键结合形成分子时，必然伴随着体系能量的变化，而且新体系的能量大大低于旧体系。在Kossel的离子键模型中，可以把正、负离子看作半径大小不同的球体。根据库仑定律，两个距离为r，带有相反电荷q+和q-的正、负离子之间的势能V吸引为：V吸引=q+·q4ε0r

4、式中q+和q-分别是1个正电荷和1个负电荷所带的电量，即1.610-19C,ε0是介电常数。当正、负离子相互接近时，它们之间主要是静电吸引作用。但当正、负离子进一步相互接近时，除了静电吸引外，还存在外层电子之间以及原子核之间的相互排斥作用。这种排斥作用当r较大时可以忽略。V吸引=q+·q4ε0r但当正、负离子充分接近，r极小时，这种排斥作用的势能迅速增加。量子力学研究表明，这种排斥作用的势能V排斥是用指数形式表示的式中A和ρ为常数。因此，正、负离子之间的总势能与距离r的关系为V=V吸引+V排斥r-

5、rAeV＝排斥q+·q40r=+Ae-rρ可以得到正、负离子之间的总势能与距离r的关系的势能曲线。V0Vr0r0rNaCl的势能曲线V0Vr0r0r当钠离子和氯离子相互接近时，在r较大时钠离子和氯离子之间的排斥作用可以忽略，主要表现为吸引作用，所以体系的能量随着r的减小而降低。当钠离子和氯离子非常接近时，r很小，此时排斥作用为主，体系能量迅速增大。当钠离子和氯离子接近平衡距离r0时，体系的吸引作用和排斥作用处于动态平衡，这时钠离子和氯离子在平衡位置附近振动，体系的能量最低。即体系的势能的值最小时的

6、距离是平衡距离，此时正、负离子之间形成了稳定的化学键离子键。V0Vr0r0r二、离子键的形成从离子键形成过程中可以看出，当活泼金属原子和活泼非金属原子相互接近时，发生电子转移，形成正、负离子，正离子和负离子之间通过静电引力结合在一起形成离子键。也就是说离子键的本质是静电作用力。根据库仑定律，两个带有相反电荷q+和q-的正、负离子之间的静电作用力与离子电荷的乘积成正比，与离子间距离成反比。所以，离子的电荷越大，离子间的距离越小，离子间的静电引力越强。由于离子键是由正离子和负离子通过静电吸引作用相连接，因

7、此决定了离子键的特点是没有方向性和饱和性。没有方向性是指由于离子的电荷是球形对称分布的，它可以在空间任何方向吸引带相反电荷的离子，不存在在某一特定方向上吸引力更强的问题。没有饱和性是指在空间条件允许的情况下，每一个离子可吸引尽可能多的带相反电荷的离子。每个离子周围排列的相反电荷离子的数目是一定的，这个数目是与正、负离子半径的大小和所带电荷多少等有关。以氯化钠晶体为例，每个钠离子周围等距离地排列着6个氯离子，同时每个氯离子周围也等距离地排列着6个钠离子。这并不意味着每个钠离子周围只吸引了6个氯离子后电场就饱

8、和了，因为在距离稍远的地方还有其它氯离子，只不过静电引力随着距离的增大而减弱。我们说在氯化钠晶体中，Na+离子的配位数为6,Cl－离子的配位数也为6；而在氯化铯晶体中，Cs+离子的配位数为8，Cl－离子的配位数也为8。离子键是活泼金属元素的原子和活泼非金属元素的原子之间形成的，其形成的重要条件就是原子之间的电负性差值较大。一般来说，元素的电负性差越大，形成的离子键越强。近代实验证明，即使是电负性最小的铯与电负性最大的氟所形成的