上海交通大学无机化学课件第六章分子结构.ppt

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1、第六章化学键与分子结构关于本章内容:1.研究的内容：分子中原子之间的互相作用及其导致的物质的性质及特点；2.研究的目的：从结构的稳定性角度来讨论分子的形成与拆散；3.研究的步骤和方法：从化学键或作用力的形成、特点、性质讨论与物性的关系、晶体的特点。延伸至讨论化学反应进行的方向4.研究的范围：化学键及与物性的关系；空间构型、几何形状及与物性的关系；分子间力、离子极化、氢键及对物性的影响及与化学键的对比；各种化学键之间的关系。化学键理论的发展19世纪初－－原子、分子学说1916年离子键理论1916年共价键理论1927年价键理论（VB法）1931年

2、杂化轨道理论1932分子轨道理论（MO法）1940VSEPR法化学键：分子内部原子之间的强烈的吸引作用。基本类型：离子键—离子化合物正负离子间强烈的吸引作用。共价键—原子之间靠共用电子对而产生的吸引作用。金属键—金属原子或离子与自由电子之间的强烈的吸引作用。化学键化学键的本质是什么？共用吗?共用的都成对吗？有反例吗？一、离子键理论*离子键理论的前提：假设离子是刚性球体，离子之间互相相切排列。1.离子键的形成：离子键的形成过程：形成离子键的原因形成稳定结构。为何趋于形成稳定结构？何为稳定结构？a.能量下降到最低点；b.形成稳定的电子层结构。电

3、负性不同的原子相遇时，电负性相差较大（>2.0）时易发生电子得失，形成具有稀有气体稳定结构的正、负离子；正负离子通过静电吸引作用力结合形成作用力（离子键），体系能量降低。离子键的形成Na++Cl-Na+Cl形成过程中的能量关系气态钠原子和气态氯原子生成气态NaCl时,放出450kJ·mol－1能量。Na+和Cl－间存在相当强的作用力。2.离子键的特点：静电作用力，键强度与电荷及成键的两离子之间的距离有关；键强度的表征，晶格能U；没有方向性和饱和性：原因：静电力；离子电荷为球电荷（？）；3.离子型化合物的特征：熔融态和水溶液均可导电；晶体的熔、

4、沸点高，硬度大，脆？！F原子的5个原子轨道对离子球电荷的景观理解4.离子的特征：（电荷、半径、电子层结构）离子电荷：a.简单离子的电荷和集团离子的电荷；正离子的电荷：通常为+1、+2、+3或+4负离子的电荷：通常为-1、-2，-3或-4的负离子通常是含氧酸根离子或配位阴离子b.周期系中不同位置元素的原子生成离子的倾向和电荷的高低。离子的电子层结构：一般简单的负离子最外层都具有稳定的8电子构型；正离子的电子构型较复杂，有以下几种：1）2电子构型：如Li+、Be2+等2）8电子构型：如Na+、K+、Ca2+等3）18电子构型：如Cu+、Ag+、Z

5、n2+、Cd2+、Hg2+等4）18+2电子构型：如Pb2+、Sn2+、Bi3+等5）9－17电子构型：如Fe3＋、Co2＋、Ni2＋等*不同的电子层结构，对Z*的影响最大，最关键。离子半径：离子半径的定义——正负离子半径之和等于核间距。离子半径的变化规律：a.所有阴离子的半径大于母体原子，所有阳离子的半径小于（有时远远小于）母体原子；b.具有同一电子构型的正、负离子中，负离子的半径一般比正离子半径大；c.对同一元素不同价态的正离子而言，离子电荷数越少的离子半径越大，例如：离子的大小负离子的半径较大，约为130-250pm正离子的半径较小，约

6、为10-170pmd.同一主族元素自上而下的电子层数增大，具有相同电荷数的离子半径依次增大例如：rLi+rNa+rK+rRb+rCs+rF-rCl-rBr-rI-与原子半径的变化规律相比，其特点如何？e.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，例如：rNa+rMg2+rAl3+f.周期表中每个元素与其近邻的右下角或左上角元素离子半径相接近（对角线规则）例如：rLi+rMg2+，rSc3+rZr4+，rNa+rCa2+5.晶格能及玻恩—哈伯循环：定义：相互远离的气态正离子和气态负离子结合成离子晶体时所释放出

7、的能量——U。注意：物态和能量及参考体系；各过程的定义及在循环中的方向；状态函数性质的应用。物质结构与热力学性质的关系！Na+(g)+Cl(g)+e-EINa+(g)+Cl-(g)Na(g)+Cl(g)1/2DNa(g)+1/2Cl2(g)SUNa(s)+1/2Cl2(g)△fH0NaCl(s)ΔrG0m,7＝ΔrG0m,1＋ΔrG0m,2＋ΔrG0m,3＋ΔrG0m,4＋ΔrG0m,5＋ΔrG0m,6，HX(aq)H+(aq)+X-(aq)(7)氢卤酸离解的热效应HX(g)H(g)+X(g)（2）HX(g)的解离能H＋(g)＋X－(g)(1

8、)HX的汽化热（3）H的电离（4）X的电子亲合（5）＋（6）水合热关于热力学循环晶格能的理论计算U=[NAZ1Z2e2/(4pe0r0)](1–1/n)N：Avog