《化学键与分子结构》PPT课件

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1、第3章化学键与分子结构基本要求：掌握化学键和分子结构的基本概念和有关理论，了解化学键的成键本质。重点：共价键的基本理论。难点：分子轨道理论。本章教学要求2.1化学键的分类2.2共价键的成键理论2.3分子间作用力分子是物质能独立存在并保持其化学特性的最小微粒，而分子又是由原子组成的。迄今，人们发现112种元素。正是由这些元素的原子构成分子，从而构成了整个物质世界。那么原子与原子如何结合成分子；分子和分子又如何结合成宏观物体？前者是化学键问题，后者是分子间力的问题。原子结合形成分子则是通过化学键的形式来实现的。化学键的定义：一种存在于分子内的强烈的相互作用力。化学键根据形成机理的不同

2、，可分为:金属键、离子键和共价键。在分子和分子之间还存在分子间作用力:范德华力、氢键。分子内和分子间的作用力结合起来，决定了物质的结构，在宏观上表现为世界上形形色色的各种物质。结构决定性质，所以很多物质的物理性质都可通过分子结构得到解释和说明。化学键理论是当代化学的一个中心问题。研究分子内部的结构对探索物质的性质和功能都具有重要的意义。本章将在原子结构的基础上，着重讨论分子形成过程以及有关化学键理论。如：离子键理论、共价键理论（包括：电子配对法、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子轨道理论）以及金属能带理论等。同时对分子间作用力、氢键、分子的结构与物质性质之间的关系做初步讨论。

3、3.1化学键的分类1金属键在一百多种化学元素中，金属元素约占80%。它们都具有金属光泽、有很好的传热导电性，金属的这些性质是它们内部结构的反映。金属的单质一般以金属晶体的形式存在,其中金属原子通过金属键联系在一起,属于“大分子”。化学式:构成分子的各种元素原子的整数比分子式:构成分子的各种元素原子的真实数量改性共价键理论，能带理论金属键理论主要有两种：金属元素的电负性较小，电离能也较小，最外层价电子容易脱离原子核的束缚，形成“自由电子”或“离域电子”。在金属晶体中，自由电子作穿梭运动，它不专属于某个金属离子而为整个金属晶体所共有（自由电子模型）。这些自由电子与全部金属离子相互作用

4、，从而形成某种结合，这种作用称为金属键。一个形象的说法就是，在金属晶体中，金属原子整齐的排列在一起，并浸泡在自由电子的海洋中。改性共价键理论图：金属的电子海模型，带正电的球表示内层电子原子核，周围的著色表示非定域电子构成的电子海++++++++++++++++++++特点：无方向性、无饱和性金属特性：导电性:自由电子在外电场作用下可定向流动；导热性:不断碰撞的自由电子可将热量交换和递；延展性:金属可以在不破坏晶体结构，受力作用时整层滑动。金属光泽:自由电子能够吸收并重新发射很宽波长范围的光线，使金属不透明而具有金属光泽。金属易形成合金：硬度、強度、韧性及熔沸点发生改变(如加碳、

5、磷、硫等)较高熔沸点:强静电作用【讨论1】金属为什么易导电？在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。金属晶体的结构与金属性质的内在联系【讨论2】金属为什么易导热？金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。金属晶体中由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。【讨论3】金属为什么具有较好的延展性？金属晶体受外

6、力时，金属阳离子因自由电子的环绕而不断裂。离子晶体受外力时，产生同性离子间的斥力而崩裂金属的延展性不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式等因素有关。一般说来，价电子多的金属元素单质的电导率、硬度和熔沸点都比较高。由于金属的自由电子模型过于简单化，不能解释金属晶体为什么有结合力，也不能解释金属晶体为什么有导体、绝缘体和半导体之分。随着科学和生产的发展，主要是量子理论的发展，建立了能带理论。分子轨道理论将金属晶体看作一个巨大分子，结合在一起的无数个金属原子形成无数条分子轨道，某些电子就会处在涉及构成整块金属原子在内的轨道

7、，这样就产生了金属的能带理论（金属键的量子力学模型）。金属能带理论能带:一组连续状态的分子轨道导带:电子在其中能自由运动的能带满带:完全充满电子的能带禁带:能带和能带之间的区域空带：没有电子的能带（1）成键时价电子必须是“离域”的，属于整个金属晶格的原子所共有；（2）金属晶格中原子密集，能组成许多分子轨道，相邻的分子轨道间的能量差很小，以致形成“能带”；（3）“能带”也可以看成是紧密堆积的金属原子的电子能级发生的重叠，这种能带是属于整个金属晶体的；（4）以原子轨道能级的不同，金属