分子结构5离子键共92页
合集下载
分子结构
7.1 Ionic Bond Theory
3）原子间发生电子的转移而 形成具有稳定结构的正、负离 子时，从能量的角度上看，一 定会有能量的吸收和放出，而 且新体系的能量最低。
· · · · Na·+ :Cl· → Na+[:Cl:] · · · ·
·
Na(g) – e
Na+(g) I = 496KJ.mol-1
经典Lewis学说遇到的问题： 1 电子对的共享和提供电子的原子轨道间
有什么关系？
2 怎样解释双键和叁键的形成？
3 能否用原子轨道在空间取向解释分子几何形状？
7.2 Valence Bond Theory
1 共价键的形成（以H2为例分析）
↑↑
↓↑
De基态R0核间距R 排斥态在稳态H2分子中，氢原子所以能形成共价键，是因为自旋相反 的两个电子的电子云密集在两个原子核之间，从而是体系的能 量降低。排斥态不能成键，是因为自旋相同的两个电子的电子 云在核间稀疏，使体系能量升高。
7.2 Valence Bond Theory
1 共价键的形成
共价键的形成,从本质上讲,是由于原子轨道的重叠,产生了加强 性干涉效应,使两核间电荷密度增大,密集在两核间的电子云,同 时受到两个核的吸引,把两核联系在一起,使体系能量降低,形成 了共价键.
7.2 Valence Bond Theory
晶格能对离子晶体物理性质的影响
MgO R
U 熔点 硬度 小 大
CaO
SrO
BaO
大 小 低
高
大
小
7.1 Ionic Bond Theory
影响晶格能的因素
① 离子的电荷 ② 离子的半径
U
138940 AZ1Z 2 R0
第2章 分子结构1-离子键
性越强。
6
3.离子极化作用对离子化合物性质的影响 化学键的性质由离子键逐渐向共价键过渡，表现
出化合物的熔沸点降低、在极性溶剂中溶解度减小 、颜色逐渐加深等性质变化。
例如AgF，AgCl，AgBr， AgI: 熔沸点： AgF > AgCl > AgBr > AgI
溶解度： AgF > AgCl > AgBr > AgI 颜色： AgF < AgCl < AgBr < AgI
分子结构 (在线1：离子键)
化学键：分子内或原子、离子晶体中相邻原 子或相邻离子间强烈的相互作用力称为~。
离子键：正、负离子间通过静电引力形成。 化学键 金属键：通过共用能流动的自由电子形成。
共价键：通过共用电子对形成。 人类发现和合成的化合物90%以上都是 以共价键相结合的。
2
第一节 离子键
一、离子键的形成 Δχ >1.7的非金属和金属原子相遇时，有达到稳定结 构倾向，发生电子的转移，形成正、负离子；正、 负离子间以静电引力形成离子键。
7
二、离子键的特点 离子键没有饱和性和方向性。
三、影响离子键强弱的因素 离子的电荷、半径和电子构型。
1.离子的电荷 电荷越高，化合物离子键越强。
3
2.离子的半径 （1）电子层越多，离子半径越大； （2）同一周期正离子的离子半径比负离子小； （3）同一周期正、负离子的离子半径都随核电荷数的
增大而减小。
离子半径越小，化合物的离子键越强。离子键强弱 用晶格能（U）来衡量：
U Z Z r0
4
3.离子的电子构型 1）正离子的电子层构型一般有5种： （1） 2电子构型Li＋、Be2＋ （2） 8电子构型Na＋、Mg 2＋ （3） 9~17电子构型Mn 2＋ 、Fe2＋ （4）18电子构型Ag＋、Cu＋ （5） (18+2)电子构型Pb2＋ 、Sn2＋ 2）不同构型的正离子与负离子的离子键强弱： 18+2或18构型 > 9~17构型 > 8电子层构型 因为正离子电子构型越大，半径越小，离子键越强。
分子结构
配位数为6。
如:NaI,NaBr,MgO,CaO
NaCl的晶胞
ZnS晶胞
c、ZnS型 ZnS晶体也属面心立方晶格，在ZnS晶胞中，晶胞结构较复杂，
每个Zn2+离子周围有4个S2-离子，每个S2-离子周围有4个Zn2+离子， 配位比为4:4，配位数为4。
如:ZnO,HgS,CuCl,CuBr
第10页/共119页
第8页/共119页
二、离子晶体
在离子晶体的晶格结点上交替排列着正、负离子。由于正、负 离子间有很强的离子键，所以离子晶体有较高的熔点和较大的硬 度。在晶体中，离子不能自由移动，只能在结点附近振动，因此不 导电。而在融化时，离子可以自由的移动，就能导电。离子晶体有 以下几种类型:
1、离子晶体的分类
（1）、AB型离子晶体： AB型离子晶体指组成晶体中正负离子的 比例为1:1的离子晶体。 a、CsCl型
离子的变形性：离子的变形性主要是决定于离子半径，离子半径大， 核电荷对电子云的吸引力较弱，因此离子的变形性大。例如：
I- > Br- > Cl- > F-； 对于离子的电荷相等、半径相 (18+2)e 2e > (917)e > 8e 负离子主要表现出变形性；正离子主要表现出极化力。
CsCl的晶胞是立方体，每个Cs+周围有8个Cl-离子，每个Cl-周 围有8个Cs+离子。原子比为1:1，配位比为8:8，配位数为8。
第9页/共119页
Cl-
如:CsCl
Cs+
TiCl
b、NaCl型
NaCl的晶胞也是立方体，是面心立方晶格。Na+离子周围有6
个Cl-离子，Cl-离子周围有6个Na+, 离子配位比为6:6，原子比1:1。
分子结构
C60由20个六元环和12个
五元环组成, 90条边对应着
两种不等长C-C键: 相邻两个 六元环共用的C-C键长为 139.1 pm, 五元环与六元环共 用的C-C键长为145.5 pm。
C20
C80 C180
C240
C540
碳原子簇的一些可能结构
手性分子
左边的有毒
2─丁醇
α=(+)13.52° α=(-)13.52° 它们之间的关系相当于左手和右手或物体和镜象. 这对物质不能重合，是一对异构体，互为对映，因 此称为对映异构体。 如果物质具有这种性质被称为手性。 两个对映异构体性质差别很小, 但是葡萄糖只有右旋 体才能在动物体内代谢。麻黄素只有左旋体才有药效。
该晶胞是正立方体，Cs+和Cl-均是简单立方点阵 型。两个立方点阵相套而成晶胞。每个阴、阳离子 配位数都是8。晶胞含1个Cs+和1个Cl-。
CaF2的晶胞 (配位数 8 ： 4 ）
该晶胞是正立方体，Ca2+面心立方点阵和 F- 简单立方点阵相套而成。每个Ca2+离子与 8个F-离子配位；每个F-与4个Ca2+配位(构成 一个正四面体）。晶胞含4个Ca+和8个F-。
CO2
P原子： sp3d杂化： PCl5
SF6
S： 3s23p4 3s1 3p3 3d2
s p3d2杂化
六个s p3d2杂化轨道指向正八面体的六个顶点。 杂化轨道夹角： 90°和180°
价层电子对互斥模型（VSEPR）：
（Valence Shell Electron Pair Repulsion)
冰和液态水的结构对比（虚线是氢键）
水和甲醇分子间的氢键
氯仿在苯中的溶解度明显比1，1，1－三氯乙烷 的大，请给出一种可能的原因（含图示）。 CHCl3的氢原子与苯环的共轭电子形成氢键。
普通化学第十章 化学键与分子结构
H2分子的形成
上页
下页
主页
13
第二节 共价键
结论：共价键形成的条件：
(1)成键原子中有单电子且自旋相反
(2)原子轨道要最大重叠。 二、价键理论的基本要点
（1）两原子中自旋相反的未成对电子互相接近时，电子配对形
成共价键。
（2）根据保里不相容原理，已经键合的电子不能再形成新的化
学键。一个原子含有几个未成对电子就只能与几个自旋
上页
下页
主页
7
第一节
10-1-3 离子的结构
离子化合 物的性质
离子键 取决于 的强度
离子键
正、负离 取决于 子的性质
一、离子的电荷 (1)正离子通常由金属原子形成，电荷等于中性原子失去电子的数目. (2)负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于中性原子获得电子 的数目;出现在离子晶体中的负离子还可以是多原子离子(SO42-).
杂化轨道：同一原子中能量相近的不同类型的原子轨道在成键 过程中混合组成新的原子轨道的过程称为轨道杂化，所组成的新轨 道称为杂化轨道。
一、杂化轨道理论的基本要点
（1）原子在形成共价键时，力图运用杂化轨道成键。 （2）杂化轨道的成键能力比原来的原子轨道成键能力增强。 （3）杂化成键有三个步骤：激发、杂化、键合。
对长周期为：d-s-p 或 s-p-d杂化，(n–1)d、ns、np、nd 轨道的 能量都相近 ( d2sp3、sp3d2、sp3d )
1、sp 杂化(sp hybridization)
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个 p 轨道杂 化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
上页
下页
FBF
H
F
上页
分子结构
饱和性 一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋 相反的电子配对成键 ，这便是共价键的“饱和 性”。而每个原子的未成对电子数是一定的，所 以形成共用电子对的数目也就一定。 例如，H原子的未成对电子和另一H原子的电 子配对后形成H2 分子，H2 不能再与第三个原子配 对了，所以不可能有H3分子。N原子有三个未成对 电子，则只能形成叁键结合成分子。Be原子中没 有未成对电子学，则不能形成Be2。所以按照价键 理论，未成对的电子数，就是原子的化合价，它 应等于形成共价键的数目。
五、离子的极化 一离子使另一离子的正、负电荷重心发生 相对位移的作用叫离子的极化。 影响因素：半径、电荷、电子构型 可影响：溶解度、熔点、颜色
第二节 共价键论
1916年美国化学家路易斯(G N Lewis，1875~1946)提 出了共价学说，建立了经典的共价键理论。原子间 可共用一对或几对电子，以形成稳定的分子。这是 早期的共价键理论 。
二、 杂化轨道理论
根据价键理论，共价键是成键原子通过电子配对 形成的。例如H2O分子的空间构型，根据价键 理论两个H―O键的夹角应该是90°,但实测结 果是104.5°。
1） 杂化轨道理论要点
* 在原子间相互作用形成分子的过程中，同一原子中
能量相近的不同类型的原子轨道(即波函数)可以相 互叠加，重新组成同等数目、能量完全相等且成键 能力更强的新的原子轨道，这些新的原子轨道称为 杂化轨道(hybrid orbital)。杂化轨道的形成过程 称为杂化(hybridization)。 *定义——同一原子中能量相近的原子轨道组合成新 的轨道的过程。
三个sp2杂化轨道
（3）sp3杂化
sp3 杂化是由一个 ns原子轨道和三个 np原子轨 道参与杂化的过程。CH4 中碳原子的杂化就 属此种杂化。 碳原子：2s22p2，碳原子也经历激发、杂化过 程，形成了4个sp3杂化轨道：每一个sp3杂化 轨道都含有1/4的s成分和3/4的p成分，轨道 之间的夹角为109.5°。
分子结构 PPT课件
离子电荷代数值)/2
中心原子的价层电子数＝族数 作为配体，ⅦA和H 提供1个电子，ⅥA不提供电子 对于复杂离子，加上负电荷数或减去正电荷数 计算电子对数时，若剩余1个电子，亦当作1对处 理
价层电子对构型
2.判断分子的空间构型
价 层 电 价层电子对构型 子对数
2 直线 （sp）
3（sp2） 平面三角形
3、价键理论的要点
（1）自旋方式相反的未成对电子配对形成共价键。 （2）单电子数＝价键数，这是共价键的饱和性。 （3）成键的原子轨道重叠越多，两核间电子出现 的概率密度就越大，形成的共价键就越牢固。这 就是原子轨道最大重叠原理（方向性）。
7.2.2共价键的特性
1.饱和性：一个原子含有几个未成对电子就只能 与几个自旋相反的电子配对成键
例如 CsF：离子性： 92%，共价性：8%
NaCl 晶体示意图
二、决定离子型化合物性质的因素
1、离子半径
离子半径：根据离子晶体中正、负离子的核间距测出的，并 假定正、负离子的平衡核间距为阴、阳离子的半径之和。 离子半径具有规律：
（1）同一种元素的负离子半径大于原子半径而正离子半 径小于原子半径，且正电荷越多，半径越小。例如：
例如：O2 O：1s22s22px22py12pz1 按VB法：1个σ键和1个π，反磁性
实验表明，O2分子是顺磁性物质，它有 2个未配对的单电子, 结构为:
O
O
7.5.1分子轨道理论基本要点
1. 着眼点：分子轨道波函数ψ描述电子
在整个分子空间范围内运动，与原子 轨道的主要区别在于：原子轨道用s、 p、d…表示，而分子轨道用σ、π、 δ…符号表示。
单电子数＝价键数
例：H·一个未成对电子， H2一个共价键 例：·O·····二个未成对电子， O2二个共价键 例：··N···三个未成对电子， NH3和N2三个共价键
中心原子的价层电子数＝族数 作为配体，ⅦA和H 提供1个电子，ⅥA不提供电子 对于复杂离子，加上负电荷数或减去正电荷数 计算电子对数时，若剩余1个电子，亦当作1对处 理
价层电子对构型
2.判断分子的空间构型
价 层 电 价层电子对构型 子对数
2 直线 （sp）
3（sp2） 平面三角形
3、价键理论的要点
（1）自旋方式相反的未成对电子配对形成共价键。 （2）单电子数＝价键数，这是共价键的饱和性。 （3）成键的原子轨道重叠越多，两核间电子出现 的概率密度就越大，形成的共价键就越牢固。这 就是原子轨道最大重叠原理（方向性）。
7.2.2共价键的特性
1.饱和性：一个原子含有几个未成对电子就只能 与几个自旋相反的电子配对成键
例如 CsF：离子性： 92%，共价性：8%
NaCl 晶体示意图
二、决定离子型化合物性质的因素
1、离子半径
离子半径：根据离子晶体中正、负离子的核间距测出的，并 假定正、负离子的平衡核间距为阴、阳离子的半径之和。 离子半径具有规律：
（1）同一种元素的负离子半径大于原子半径而正离子半 径小于原子半径，且正电荷越多，半径越小。例如：
例如：O2 O：1s22s22px22py12pz1 按VB法：1个σ键和1个π，反磁性
实验表明，O2分子是顺磁性物质，它有 2个未配对的单电子, 结构为:
O
O
7.5.1分子轨道理论基本要点
1. 着眼点：分子轨道波函数ψ描述电子
在整个分子空间范围内运动，与原子 轨道的主要区别在于：原子轨道用s、 p、d…表示，而分子轨道用σ、π、 δ…符号表示。
单电子数＝价键数
例：H·一个未成对电子， H2一个共价键 例：·O·····二个未成对电子， O2二个共价键 例：··N···三个未成对电子， NH3和N2三个共价键
化学键与分子结构
子键。
Na+ + [:C·l·:]－ NaCl
首页
上··一页
下一页
末页
6
❖ 键的离子性与元素电负性的关系
离子键形成的重要条件是相互作用的原子的电
负性差值较大。一般电负性差值越大，形成键的离子
性越强。以电负性差值为1.7作标准。
在CsF中离子性约占92%。
❖ 晶格能U 由气态离子生成一摩尔稳定的固态晶体所放出的
首页
上一页
下一页
末页
15
现代价键理论
1927年， Heitler和London用量子力学处理H2分 子的形成过程，得到 E—R关系曲线。
首页
上一页
下一页
末页
16
共价键的本质是由于原子相互接近时轨道重叠（即波 函数叠加），原子间通过共用自旋相反的电子对使能 量降低而成键。
首页
上一页
下一页
末页
17
一、价键理论
杂化轨道数 2 3 4
4
成键轨道夹角 180 120 10928' 10928'
分子空间构型
s+(2)p 3
120
直线形 三角形 四面体 三角锥
实例
BeCl 2 BF3 CH4 NH 3
HgCl 2 BCl 3 SiCl 4 PH 3
中心原子 Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si N,P
1.理论要点 a.具有自旋相反的未成对电子的原子相互接近时，
自旋相反的单电子可以相互配对成键—共价键。
H－H H－Cl 共价单键
O=O 共价双键
N≡N 共价叁键
b. 成键双方的原子轨道对称性匹配，最大程度重叠。
第五化学键与分子结构演示文稿
2.离子键的特征
❖ 1) 离子键的本质是静电作用力
F
q1 q2 r2
q1 ，q2 分别为正负离子所带电量 ， r 为核间距离,F为静电引力。
2）离子键没有方向性
与任何方向的电性不同的离子相吸引，所以无方向性
3）离子键没有饱和性
只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。 NaCl只是最简式。
第四页，共71页。
熔点: NaCl＜MgO, MgO＞CaO
第五页，共71页。
活泼的金属元素和活泼非金属元素化合 时形成离子键。请思考，非金属元素之间化
合时，能形成离子键吗？为什么？
不能，因非金属元素的原子均有获得电 子的倾向。
非金属元素的原子间可通过共用电子对
的方法使双方最外电子层均达到稳定结构。
第六页，共71页。
第九页，共71页。
这说明破坏 H2 的化学键要吸热 ( 吸收能量 )，此热量 D 的大小与
H2 分子中的键能有关。
V
计算还表明，若两个 1s 电
子以相同自旋的方式靠近，则
0
r 越小，V 越大。此时，不形成
化学键。 如图中上方红色曲线 －D
所示，能量不降低 。
ro
r
H2 中的化学键，可以认为是电子自旋相反成对，结果使体系的能
Na+ 2s 2 2p 6，Cl－ 3s 2 3p 6 ， 只转移少数的电子就达到稀有气体式稳定结构。
(3)形成离子键时释放能量多
Na ( s ) + 1/2 Cl 2 ( g ) = NaCl ( s ) H = －410.9 kJ·mol-1
在形成离子键时，以放热的形式，释放较多的能量。
第三页，共71页。
第三十七页，共71页。
分子结构.完美版PPT
16
一、价键理论
1、共价键的形成 1916年Lewis提出了经典共价键理论。他认
为：分子中的原子可以通过共用电子对使每一个 原子达到稳定的稀有气体电子结构。原子通过共 用电子对而形成的化学键称为共价键。
下面以氢分子的形成为例说明共价键的形成。
17
量子力学处理两个氢原子所组成的体系发现，当两个 氢原子从远至近相互接近时，两氢原子相互作用出现两种 情况：如果两电子自旋方向相反，随着两原子距离R变小， 体系能量逐渐降低，当R=R0时，出现能量最低值。如果两 电子自旋相同，随着R变小，体系能量逐渐升高。说明： 自旋方向相反的两个电子之间可以形成化学键。
第章分子结构
1
概
述
分子是参与化学反应的基本单元，分子的性质 取决于分子的内部结构，因此研究分子的内部结 构，有助于了解物质的性质和反应规律。
通常把分子内直接相邻的原子或离子之间强 烈的相互作用力称为化学键。根据其结合力性质 的不同，化学键可分为离子键、共价键及金属键。
2
第一节 离子键(p144)
自旋相同的 电子：推斥 态
H2分子形成过程中18 的能量变化
2、价键理论的基本要点
上述实例说明共价键形成的基本条件是：成 键两原子需有自旋相反的成单电子，成键时单电 子所在的原子轨道必须发生最大程度的有效重叠。 这也是价键理论的基本要点。
两原子间究竟形成几个共价键取决于成键原 子的成单电子数。两原子各有一个成单电子，形 成单键，各有两个成单电子，形成双键，以此类 推。
12
三、晶格能U——离子键强度的标志
气体正离子和气态负离子结合形成1mol离子晶
体时所放出的能量称为晶格能，用符号U表示。 单
位：KJ·mol-1
晶格能大小标志着离子型晶体中离子键的强弱。 晶格能增加，离子键增大，离子晶体越稳定，该晶体 熔沸点越高，硬度越大。
一、价键理论
1、共价键的形成 1916年Lewis提出了经典共价键理论。他认
为：分子中的原子可以通过共用电子对使每一个 原子达到稳定的稀有气体电子结构。原子通过共 用电子对而形成的化学键称为共价键。
下面以氢分子的形成为例说明共价键的形成。
17
量子力学处理两个氢原子所组成的体系发现，当两个 氢原子从远至近相互接近时，两氢原子相互作用出现两种 情况：如果两电子自旋方向相反，随着两原子距离R变小， 体系能量逐渐降低，当R=R0时，出现能量最低值。如果两 电子自旋相同，随着R变小，体系能量逐渐升高。说明： 自旋方向相反的两个电子之间可以形成化学键。
第章分子结构
1
概
述
分子是参与化学反应的基本单元，分子的性质 取决于分子的内部结构，因此研究分子的内部结 构，有助于了解物质的性质和反应规律。
通常把分子内直接相邻的原子或离子之间强 烈的相互作用力称为化学键。根据其结合力性质 的不同，化学键可分为离子键、共价键及金属键。
2
第一节 离子键(p144)
自旋相同的 电子：推斥 态
H2分子形成过程中18 的能量变化
2、价键理论的基本要点
上述实例说明共价键形成的基本条件是：成 键两原子需有自旋相反的成单电子，成键时单电 子所在的原子轨道必须发生最大程度的有效重叠。 这也是价键理论的基本要点。
两原子间究竟形成几个共价键取决于成键原 子的成单电子数。两原子各有一个成单电子，形 成单键，各有两个成单电子，形成双键，以此类 推。
12
三、晶格能U——离子键强度的标志
气体正离子和气态负离子结合形成1mol离子晶
体时所放出的能量称为晶格能，用符号U表示。 单
位：KJ·mol-1
晶格能大小标志着离子型晶体中离子键的强弱。 晶格能增加，离子键增大，离子晶体越稳定，该晶体 熔沸点越高，硬度越大。
化学键及分子结构
化学键及分子结构化学键是指原子间相互作用的力，它决定了化学物质的性质和反应行为。
而分子结构是由化学键的连接方式所确定的，它决定了分子的稳定性、形状和性质。
本文将介绍不同类型的化学键以及它们在分子结构中的作用。
一、离子键离子键是由带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子之间的静电作用力所形成的化学键。
阳离子和阴离子之间的电荷吸引使得它们结合在一起，形成一个离子晶体的结构。
离子键通常在具有明显电荷差异的化合物（如盐类）中存在。
二、共价键共价键是由两个原子间共享电子而形成的化学键。
共价键可以分为极性共价键和非极性共价键。
在非极性共价键中，两个原子之间电子的共享是均匀的，如氢气分子（H2）中的氢原子之间的共价键；在极性共价键中，两个原子之间电子的共享不均匀，如水分子（H2O）中的氢氧键。
三、金属键金属键是金属元素之间的化学键，其特点是金属元素中的价电子形成一个“海洋”，所有金属原子都共享这些价电子。
金属键的存在使得金属物质具有良好的导电性和热导性。
四、π键π键是共价键的一种特殊形式，是由两个原子之间一个或多个未配对电子的重叠形成的。
它存在于双键和三键中，并决定了分子的平面性和刚性。
五、氢键氢键是指氢原子与电负性较高的原子间的键。
氢键虽然比较弱，但在生物分子和有机分子的结构和功能中起着重要的作用。
例如，在DNA双螺旋结构中，氢键维持了两个DNA链的稳定连接。
在分子结构中，化学键的连接方式决定了分子的三维形状。
分子的三维结构又直接影响着其化学性质和反应活性。
例如，分子间的距离和角度的改变可能导致分子的立体异构体的形成，使得同一分子的不同异构体具有不同的化学性质。
化学键和分子结构的研究对于理解和预测化学物质的性质和反应至关重要。
通过对不同类型的化学键的深入研究，我们可以设计出具有特定性质和功能的新材料，促进科学和技术的发展。
总结起来，化学键是原子间的相互作用力，决定了化学物质的性质和反应行为；而分子结构由化学键的连接方式所决定，决定了分子的稳定性、形状和性质。