无机及分析化学课件 第6章

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1、第6章：化学键与分子结构物质通常以分子或晶体形式存在。分子是保持物质基本化学性质的最小微粒，同时也是参与化学反应的基本单元，物质的性质主要决定于分子性质，而分子的性质又是由分子的内部结构决定的。研究分子结构，对于了解物质的性质和化学变化的规律具有十分重要的意义。分子结构包括的内容有：分子的化学组成，化学键，分子的空间构型，分子间力。化学键是决定物质化学性质的主要因素，包括离子键，共价键和金属键。6.1化学键参数6.2离子键6.3共价键的价键理论6.4杂化轨道理论6.5价层电子对互斥理论6.6分子轨

2、道理论6.7共价键的极性和分子的极性6.8分子间力和氢键6.9离子的极化6.10晶体的结构6.1化学键参数化学键:化学上把分子或晶体内相邻原子(或离子)间强烈的相互吸引作用称为化学键。可以用来表征化学键性质的物理量称为键参数。包括键能、键长、键角、键的极性。6.1.1键能在101.3kPa下，298K时，将理想气体分子每断裂单位物质的量的某键(A-B键)时的焓变，称为该化学键的键能。用D(A-B)表示,单位kJ·mol-1。对于双原子分子，键能就等于键的解离能，数值上等于标准状态下气态原子生成气态

3、分子的能量，而符号相反。例如：H2(g)=2H(g),D(H-H)=436kJ·mol-1多原子分子中键能和离解能是有区别的，若某键不止一个，则该键键能为同种键逐级离解能的平均值。例.NH3(g)=NH2(g)+H(g)D1=427kJ·mol-1NH2(g)=NH(g)+H(g)D2=375kJ·mol-1NH(g)=N(g)+H(g)D3=356kJ·mol-1D(N-H)=1/3(D1+D2+D3)=1158/3=386kJ·mol-1通常，键能越大，键越牢固，由该键构成的分子也就越稳定。6

4、.1.2键长形成化学键的两原子核间的平均距离；两个确定的原子之间，形成的化学键，其键长越短，键能就越大，键就越牢固。6.1.3键角分子中两个相邻化学键之间的夹角称为键角。键角是反映分子空间结构的重要因素之一。6.1.4键的极性在单质分子中两原子形成的化学键，原子核正电荷和负电荷重心重合，形成的是非极性键。而不同原子间形成的化学键，由于电负性不同，成键原子的电荷分布不对称，电负性较大的原子带部分负电荷，较小的带部分正电荷，正负电荷重心不重合，形成的是极性键。6.2离子键6.2.1离子键的形成当两种电

5、负性相差较大的原子相互靠近时，它们都有达到稳定的电子结构的倾向，电负性小的原子将失去价电子成为正离子，电负性大的原子将得到价电子成为负离子，正负离子之间由于静电引力而相互吸引，当二者充分接近时,离子的电子云将会产生排斥力。当吸引力和排斥力相等时，整个体系的能量降到最低，正负离子间形成稳定的化学键。这种靠正负离子间的静电作用而形成的化学键叫做离子键。由离子键所形成的化合物叫离子化合物。离子键多存在于晶体中，也可以存在于气态分子中。4.用两元素的电负性差判断键的性质。通常把电负性差别为1.7作为离

6、子键和共价键的分界。绝大多数离子键都不是典型的，只是离子性占优势而已。6.2.2离子键的特点1.离子键的本质是库仑静电作用力。2.既无方向性，也无饱和性。离子化合物是由正负离子通过离子键相互交替连结而成的晶体结构。3.离子键的离子性与元素的电负性差有关。元素的电负性差别越大，它们之间键的离子性越大。5.在离子晶体中，离子键的强弱常用晶格能来表示。晶格能是指气态正离子和气态负离子结合成1摩尔离子晶体时所放出的能量。晶格能越大，离子键越牢固。6.2.3离子的特征1.离子的电荷原子在形成离子化合物过程中

7、，失去或得到电子。一般来说，正负离子的电荷越大，离子间的静电引力越大，形成的离子键越牢固，离子化合物就越稳定。2.离子的电子层结构形成离子时，得失电子的数目决定于原子的电子层结构，得失电子后达到稳定的电子层结构，多数离子最外层为8电子或18电子的稳定结构。简单负离子（F-,Cl-）一般最外层具有稳定的8电子构型。正离子：2电子构型Li+、Be2+；8电子构型Na+、K+、Ca2+18电子构型：Cu+、Ag+、Zn2+、Cd2+、Hg2+18+2电子构型：Pb2+、Sn2+、Bi3+9-17电子构型

8、：Fe2+、Fe3+、Cr3+、Mn2+(2)离子半径变化规律：正离子的半径比该元素的原子半径小，而负离子的半径比该元素的原子半径大。同一主族,从上到下,电荷数相同的离子半径依次增大。同一周期主族元素正离子半径随离子电荷数增大而依次减小。rNa+>rMg2+>rAl3+3.离子半径决定离子键静电引力的重要因素(1)离子半径根据晶体中相邻正负离子间的核间距(d)测出的。d=r++r-（有效离子半径）具有同一电子结构的正负离子中，负离子半径一般比正离子半径大。rNa+=98pm,rF-