第八章 化学键与分子结构详解
化学键与分子结构
PART 2
化学键的类型
化学键的类型
化学键主要分为 共价键、离子键 和金属键三种类
型
共价键
共价键是指两个或多 个原子通过共享电子 对形成的相互作用。 这种相互作用使得原 子能够稳定地结合在 一起，形成稳定的分 子。共价键的形成主 要是由于原子之间的 电子云重叠
化学键的类型
离子键
离子键是指由正离子 和负离子之间形成的 相互作用。正离子失 去电子，负离子得到 电子，从而形成稳定 的离子。离子键的形 成主要是由于静电相 互作用
化学键与分子结构
-
1 化学键的定义 3 分子结构与化学键的关系 5 化学键的断裂与形成 7 总结
2 化学键的类型 4 总结 6 化学键与生命活动
PART 1
化学键的子或晶体中原 子或离子之间的相互作用， 这种相互作用使得原子或离 子能够稳定地结合在一起
化学键的形成是化学反应的 基础，也是生命活动的基础
分子结构与化学键的关系
分子的物理性质
分子的物理性质如熔点、沸点、导电性和透 明度等主要由其化学键的类型和强度决定。 例如，共价化合物的熔点和沸点通常比离子 化合物要高，而金属化合物的导电性和透明 度则受到金属原子的种类和数量的影响
分子结构与化学键的关系
分子的化学性质
分子的化学性质如反应活性、氧化还原性质等主要由其 化学键的类型和强度决定。例如，共价化合物的反应活 性通常比离子化合物要低，而金属化合物的氧化还原性 质则受到金属原子的种类和数量的影响
化学键的类型
化学键的类型
金属键
金属键是指金属原子之间形成的相互作用。 金属原子最外层电子很容易失去，从而形成 自由电子。这些自由电子在金属原子之间流 动，形成了金属键。金属键的形成主要是由 于自由电子的流动
化学键与分子结构PPT课件
➢ 不能解释最外层少于8个或多于8个的稳定结构，例如
[SiF6]2-、PCl5、BF3中的中心原子价层电子数分别为12， 10 和 12 (超价化合物)。
➢ 不能解释某些分子的一些性质。 例如O2 的顺磁性性。
•• ••
O O • •
•
•
•••
OO •
•
•
•
•••
O O • • • • •
• ••• •
2. 设共价分子中，所有原子的价电子数总和为nv（如果是离子，则相 应加上或减去相应的电荷）；
3. 设ns为共价分子中所有原子之间共享的电子总数（成键电子数）， ns = no - nv ， ns /2 = (no - nv )/2 = 成键的数目；
4. 令 nl 为 共 价 分 子 中 存 在 的 孤 电 子 数 （ 未 成 对 电 子 数 ） nl = nv - ns ， nl /2 = (nv - ns)/2 = 孤电子对数；
化学键与分子结构
2020/12/6
1
固体材料的结构类型？ 分子怎样结合成为固体物质？ 分子的形状？ 原子怎样结合成为分子？
原子结构 原子轨道 核外电子排布
离子键 共价键 金属键
分子间作用力 晶体结构 无定型结构
价电子对互斥
原子
分子
宏观物质
化学键（Chemical bond）
化学键 分子内部原子之间地强烈的吸引作用。 离子键（ionic bond）：离子化合物正负离子间强 烈的吸引作用。 共价键（covalent bond）：原子之间靠共用电子对 而产生的吸引作用。 金属键（Metallic bond）：金属原子或离子与自由 电子之间的强烈的吸引作用。
3
已明确的化学键类型
化学键与分子结构
化学键与分子结构化学键是指连接原子的强力电磁作用力，它决定了分子的稳定性、性质和反应能力。
在化学中，了解化学键的种类、特点以及它们对分子结构的影响是非常重要的。
一、离子键离子键是由正离子和负离子之间的静电相互作用形成的。
一般情况下，金属与非金属元素之间的化合物都是由离子键构成的。
在离子晶格中，正负离子通过离子键相互连接，形成结晶的三维结构。
离子键通常具有较高的熔点和沸点，并且在溶液中能够导电。
二、共价键共价键是由原子间电子的共享形成的化学键。
在共价键中，两个原子通过共用一个或多个电子对来稳定连接。
共价键可以分为单键、双键和三键，这取决于原子间共享的电子对数目。
共价键通常存在于非金属元素之间。
共价键的长度和能量密切相关，较长的键意味着键弱，而较短的键则意味着键强。
三、金属键金属键是存在于金属元素中的一种特殊类型的化学键。
在金属中，金属原子通过电子“海”相互连接。
金属键的主要特点是具有高导电性和高热导性。
这是因为在金属中，电子不再局限在特定的原子中，而是能够自由移动，形成了电子云层。
四、氢键氢键是一种特殊的非共价键，通常发生在含有氢原子的化合物中。
氢键是通过氢原子与较电负的原子（如氮、氧、氟）之间的相互作用形成的。
氢键的强度较弱，但在生物分子及一些化学反应中起着非常重要的作用。
氢键的存在可以影响分子的构象和性质。
综上所述，不同的化学键类型决定了分子结构的稳定性和性质。
离子键通常存在于金属和非金属之间，共价键存在于非金属之间，金属键存在于金属元素中，而氢键则是一种特殊的键类型。
通过深入研究化学键的特点和性质，我们能更好地理解分子结构的形成和相互作用，为化学研究和应用提供更多的思路和方法。
声明：本文内容来源于化学知识和理论，并未涉及具体实验和应用，请读者谨慎理解和运用。
化学键与分子结构详解PPT课件
✓ 指原子失去或得到电子后形成的带电离子的电子构型
✓ 简单负离子的最外电子层都是8个电子的稀有气体结构
✓ 正离子的电子构型主要有5种
P81
10
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简单阴离子的电子构型：ns2np6 8电子构型
11
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➢ 离子半径
✓ 它是根据离子晶体中正、负离子的核间距测出的，并 假定正、负离子的核间距为正、负离子的半径之和。
晶格能越大，离子晶体越稳定。
8
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离子的特征
➢ 离子电荷 ➢ 离子的电子层构型 ➢ 离子半径
9
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➢ 离子电荷
✓ 指原子形成离子化合物过程中失去或得到电子的数目 它是影响离子键强度的重要因素。
✓ 离子电荷越多，对相反电荷的离子的吸引力越强,形 成的离子化合物的熔点也越高
➢ 离子的电子构型
6.2 离子键理论
一、离子键的形成 二、离子键的特点 三、离子键的强度 四、离子的特征
5
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离子键的形成
➢离子键是由原子得失电子后，生成的正、负离 子之间靠静电作用而形成的化学键。
➢形成离子键的必要条件：
电离能低的活泼金属元素与电子亲合能高的活
泼
6
第6页/共55页
离子键的特点
Hale Waihona Puke ➢ 离子键的本质是正、负离子之间的静电引力
✓ 离子半径的变化规律：
12
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✓ 离子半径大致有如下的变化规律：
a．主族元素自上而下电子层数依次增多，所以具有相同电荷数的 同族离子的半径依次增大。Li+＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+
化学键与分子结构
化学键与分子结构化学键是指原子间的相互作用力，它决定了分子的结构和性质。
在化学中，常见的化学键包括共价键、离子键和金属键。
本文将分别介绍这些化学键以及它们对分子结构的影响。
一、共价键共价键是两个或多个原子通过电子的共用而形成的化学键。
共价键的强度取决于原子之间电子的共享程度和电子云的重叠程度。
共价键的形成使得原子能够达到稳定的电子结构，从而形成分子。
共价键可以进一步分为单键、双键和三键。
1. 单键单键是一对原子间共享一个电子对形成的共价键。
它们通常是通过轨道的重叠来实现电子的共享。
单键的键能较低，结构松散，所以分子在空间上具有较高的自由度。
2. 双键双键是两对原子间共享两个电子对形成的共价键。
它们相较于单键更强，键能更高，分子更加稳定。
双键结构比单键结构更为刚性，分子一般比较扁平。
3. 三键三键是三对原子间共享三个电子对形成的共价键。
它们是最强的共价键，键能最高，分子最为稳定。
由于三键的存在，许多分子呈线性结构。
二、离子键离子键是由带正电的金属离子和带负电的非金属离子之间的静电相互作用形成的化学键。
离子键的强度通常比共价键更大，因此离子化合物具有高熔点和高沸点。
离子键的结构比共价键更加有序和紧密，离子排列规则。
三、金属键金属键是由金属原子通过电子的共享形成的化学键。
在金属中，原子间的外层电子形成共同的电子云，这种共享形成一种特殊的金属键。
金属键的存在使得金属具有良好的导电性和热导性。
化学键的类型决定了分子的结构和性质。
共价键使得分子具有较高的自由度和灵活性，而离子键使得分子有序排列，具有较高的熔点和沸点。
金属键使金属具有特殊的性质，如导电和热导。
总结起来，化学键的类型与分子结构有密切关系，不同类型的化学键决定了分子的稳定性、形状以及物理化学性质。
深入理解化学键与分子结构对于研究化学反应机理和合成新材料具有重要意义。
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2. 已明确了的化学键类型
电
离子配键
价 键
离子键 电价配键 离子偶极配键
配
电子对键 极 性 键 共价配键 键
双原
（单、双、 叁键）
非极性键
化 学 键
子共
价键 共
价 键
多原
子共
单电子键 三电子键 共轭 π 键
金 价键 多中心键属键上页 下页 目录 返回
8.2 离子键理论 Ionic bond theory
与 0.2
元素电负性的关系
0.4 0.6
01 04 09
0.8
15
1.0
22
1.2
30
1.4
39
1.6
47
1.8
55
2.0
63
2.2
70
2.4
76
也可用 Hannay & Smyth 公式 2.6
82
来计算键的离子性。
2.8
86
3.0
89
离子性=[16(△x)+3.5 (△x)2]×100% 3.2
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3. 晶格能 (lattice energy)
◆ 定义 1mol 的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收
的能量，以符号U 表示。
MX (S)
M+ (g) + X- (g)
◆ 作用 度量离子键的强度。晶格类型相同时，U与正、
负离子电荷数成正比，与离子间距离r0成反比。
化合物
NaF NaCl NaBr NaI
计算值 (波恩-兰达公式)
1008 811.3 766.1 708.4 902.0 755.2 718.8 663.2 797.5 687.4 659.8 623.0
化学键与分子结构
子键。
Na+ + [:C·l·:]－ NaCl
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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
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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。
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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。
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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。
基础化学课件：化学键及分子结构
典型物质化学键与分子结构关系分析
离子化合物
以氯化钠为例，钠原子和氯原子之间通过离子键连接，形成立 方晶格结构。离子键的强度决定了氯化钠的高熔点和稳定性。
共价化合物
以甲烷为例，碳原子与四个氢原子之间通过共价键连接，形成正四面体结构。 共价键的极性和强度决定了甲烷的物理和化学性质，如不易溶于水、高温下稳 定等。
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分子形状与大小
分子形状
分子形状由分子中原子排列方式和化 学键类型决定，有直线形、平面形、 三角锥形、正四面体形等多种形状。
分子大小
分子大小通常用分子直径或分子体积 来表示，与分子中原子大小、化学键 长度和分子形状有关。
分子间作用力
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
范德华力
范德华力是存在于分子 间的一种吸引力，与分 子极性和大小有关，通 常存在于非极性分子之 间。
分子内相互作用影响化学键稳定性
分子内的相互作用，如氢键、范德华力等，可以影响化学键的稳定性。这些相互作用的存 在可以使得分子更加稳定，也可以使得某些化学键更容易断裂。
分子对称性影响化学键性质
分子的对称性可以影响化学键的性质和反应活性。例如，对称分子中的化学键通常具有相 同的反应活性，而非对称分子中的化学键则可能具有不同的反应活性。
共价键特点
有方向性、有饱和性。
共价键分类
极性共价键和非极性共价键。
金属键
金属键定义
金属晶体中金属原子（或离子）与自由电子形成 的化学键。
金属键特点
无方向性、无饱和性。
金属键形成条件
金属单质及一些金属合金。
Part
02
分子结构基础
原子结构与元素周期表
原子结构
物质结构基础—化学键与分子结构(应用化学课件)
zz
x
yy π pz-pz
通常π键形成时原子轨道重叠程度小于σ键，故π键没有σ键稳定。
当两原子间形成双键或叁键时，既有σ键又有π键。 例如N2分子：N原子的价层电子构型是2s22p3
小结： 1、σ键的形成及特点 2、π键的形成及特点
（1）键长（l） •键长（l）——分子内成键两原子核间的
平衡距离（即核间距）。单位为pm（皮米）。
键长（l）可用X射线衍射方法精确地测定。 例如：H—H键长0.74×10–10 m， C—C键长1.54×10–10 m 一般来说，两个原子之间所形成的键越短，键就越牢固，不易断裂。
• （2）键能（E）
键
432
C—H
347
C—N
611
C—O
837
159
C—Cl
142
N—H
158
O—H
244
S—H
192
150
S—S
键长l/pm
109 147 143 121 177 101 96 136
110
205
键能 E/kJmol–1
414 305 360 736 326 389 464 368
946
264
非金属元素的单质分子都是以共价键结合成的。如氯分
2、离子键的特征
活泼金属（如钾、钠、钙、镁等）与活泼非金属（如氯、溴、 氧、硫等）化合时，都能形成离子键。例如，氧化镁、溴化钾等 都由离子键所形成。
• 离子键的特
• （1）离子键的本质是静电作用 • （2）离子键没有方向性（电荷球形对称分布） • （3）离子键没有饱和性（空间许可）
《化学键和分子结构》课件
# 化学键和分子结构
介绍化学键
化学键的定义和分类
了解不同种类的化学键及其特点，如离子键、共价键和金属键。
共价键和离子键的区别
探讨共价键和离子键之间的异同，包括电子分配和成键方式。
杂化轨道理论和分子轨道理论
介绍杂化轨道理论和分子轨道理论，解释化学键形成的原理。
共价键的形成
总结
化学键和分子结构的重要性
总结化学键和分子结构对化学特性和反应性的重要影响。
化学键及其能力的应用
讨论化学键及其能力在化学合成和分析中的广泛应用。
分子间相互作用的意义和应用
强调分子间相互作用在材料科学和生物科学领域的实际应用。
分子的性质和应用
探索分子性质对物质特性和应用 的影响，如药物活性和材料功能。
分子间的相互作用
1
分子间相互作用的影响
2
阐述分子间相互作用对物质性质和化学
反应速率的影响。
3
范德华力和氢键的概念
介绍范德华力和氢键的概念，以及它们 在分子间作用中的角色。
分子间相互作用的应用
探讨分子间相互作用在生物科学和材料 科学领域中的应用价值。
1
共价键的基本概念
理解共价键的本质和构成，包括电子共享和化学键的稳定性。
2
共价键的形成过程
描述共价键形成的步骤，如原子间的相互作用和电子的重排。
3
共价键的性Leabharlann 和分类探索共价键的性质，如键长、键能和键角，并介绍单、双、三键等的特点。
化学键的能力
1 化学键的能力和稳定 2 化学键的强度和解离 3 化学键的极性和电子
性
能
亲和力
讨论化学键对化合物稳定 性的影响，以及键长和键 强度之间的关系。
化学键与分子结构的立体构型与反应活性解析
化学键与分子结构的立体构型与反应活性解析化学键是构成分子的基本单位，而分子的结构则直接影响着分子的立体构型和反应活性。
本文将对化学键与分子结构之间的关系进行解析，并探讨其对分子的立体构型和化学反应活性的影响。
一、化学键的类型及特点分子中的化学键可以分为离子键、共价键和金属键等不同类型。
其中，离子键是通过正负电荷之间的相互吸引而形成，共价键则通过共用电子对来实现原子之间的连接，金属键则由金属离子中的自由电子形成。
离子键通常表现出强烈的电性质，其特点是电子完全从一个原子转移到另一个原子，形成高度离子化的化合物。
共价键则以电子的共享来实现，通常表现出较强的共价性质。
金属键则体现了金属中的自由电子的导电性和对电磁波的吸收性。
二、分子结构的立体构型分子的立体构型是指分子中原子的三维排列方式。
分子的立体构型主要受到原子间键类型、杂化轨道形成情况以及立体位阻等因素的影响。
1. 键类型对立体构型的影响不同类型的化学键具有不同的空间取向，从而影响分子的立体构型。
离子键通常表现为离子晶格结构，离子之间的排列有规则的几何形状。
共价键的立体构型则受到键的性质和键角的影响。
金属键在形成金属晶格时，原子之间呈现紧密堆积的排列。
2. 杂化轨道对立体构型的影响杂化轨道是指原子轨道混合形成的新的轨道。
它们可以提供更大的空间取向，从而影响分子的立体构型。
常见的杂化轨道包括sp、sp2和sp3轨道等。
以碳为例，当碳原子遵循sp3杂化轨道形成四个共价键时，分子的立体构型为正四面体；如果碳原子遵循sp2杂化轨道形成三个共价键，分子的立体构型则为平面三角形。
3. 立体位阻对立体构型的影响立体位阻是指分子中原子或官能团的空间占据情况。
当分子中存在较大的立体位阻时，原子之间的距离会增加，从而影响分子的立体构型。
立体位阻也可以妨碍一些反应的进行，从而影响分子的反应活性。
三、化学键及分子结构对反应活性的影响分子的立体构型和化学键类型直接影响分子的反应活性。
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实际上，上述两个问题都能通过实验得以 解决。如：可以测定键长和键角，知道了键 长和键角就能够知道分子的空间构型。又如： 可以测定键能，知道了键能就能够知道化学 键的强度。
化学键理论是为了预测上述两个问题的 答案而提出的，成功的化学键理论，预测的 结果应与实验相符合。若与实验不符，则应 加以修正，直至能与实验相符合。各种化学 键理论的发展都经历了这样的一个过程。
3、初步了解分子轨道理论，熟悉同核双 原子分子的分子轨道能级图及电子排布， 会用分子轨道理论说明同核双原子分子 的稳定性和磁性；
三、分子间力、氢键和分子晶体
1、了解分子的极性和分子的变形性，了解 分子间力，会用分子间力说明物质的熔点、 沸点； 2、了解氢键的形成和特点，了解氢键对物 质性质的影响。
920 770 733 683 4147 3557 3360 3091
992 3.2 801 2.5 747 <2.5 662 <2.5 2800 5.5 2576 4.5 2430 3.5 1923 3.3
3. 离子的特征
（1） 离子电荷 ◆正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于中 性原子失去电子的数目. ◆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-).
NaCl 型 离子晶体
NaF NaCl NaBr NaI MgO CaO SrO BaO
Z1 Z2 r+
r-
U 熔点 硬度
/pm /pm /kJ·mol-1 /oC
1 1 95 136 1 1 95 181 1 1 95 195 1 1 95 216 2 2 65 140 2 2 99 140 2 2 113 140 2 2 135 140
影响晶格能的因素：
① 离子的电荷(晶体类型相同时) Z↑，U↑ 例：U(NaCl)<U(MgO)
② 离子的半径(晶体类型相同时) R↑，U↓ 例：U(MgO)>U(CaO)
③ 晶体的结构类型
④ 离子电子层结构类型
晶格能对离子晶体物理性质的影响：
离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶格能大,相 应表现为熔点高、硬度大等性能。
化学键 分子或晶体中相邻原子 (或离子)之 间强烈的吸引作用称为化学键。
化学键理论 离子键理论 共价键理论 金属键理论
分子结构包括两个方面的问题：
(1) 分子内部原子间是靠什么样的作用 力结合的？ (2) 分子内部原子是怎样排列的？
第一个问题是关于化学键的问题，它涉及化 学键的本质、化学键的键型和化学键的强度 等几个方面。
一、离子键理论
1、了解离子键的特征、离子键的强度、 离子的电子构型、离子半径及离子半径 的变化规律；
2、了解三种典型的AB型离子晶体的结构 特征和正负离子半径比对离子晶体结构的 影响。 3、了解离子极化及离子极化对晶体结 构和物质性质的影响；
二、共价键理论
1、了解价键理论及共价键的特征、共价 键的键型、键参数； 2、了解杂化轨道理论，会用杂化轨道理 论说明分子的空间构型；
（2）离子半径
◆严格讲，离子半径无法确定（电子云无 明确边界） ◆核间距的一半
离子半径变化规律
1）对同一主族具有相同电荷的离子而言，半径自上 而下增大.
例如： Li＋＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+；F-＜Cl-＜Br-＜I-
2）对同一元素的正离子而言, 半径随离子电荷升 高而减小. 例如: Fe3+＜Fe2+
(2)没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定）
NaCl
CsCl
这个例子能够说明一个离子周围的异电荷离子数 与各自所带电荷的多少(或者说由引而产生的作用 力的强弱)无关.
2. 离子键的强度 离子键的强度用晶格能（U）来表示 晶格能（U）是指将离子晶体完全转变为 气态正离子和气态负离子所需要的能量。
3）对等电子离子而言，半径随负电荷的降低和 正电荷的升高而减小. 例如： O2-＞F-＞Na+＞Mg2+＞Al3+
（3） 离子的电子构型 ◆稀有气体构型(8电子和2电子)构型
◆ 18电子构型 例：ds区元 素,Zn2+、Cu＋、Ag＋ ◆18＋2电子构型 例：Pb2+、Sn2+。
◆ 9-17电子构型 d区元素
例如：NaCl(s) △ rHm Na+ (g) + Cl- (g)
U 786kJ mol-1
Born-Lande公式
U KAZ1Z2 (1 1 )
R0
n
当 R0 以pm，U 以 kJ mol 1 为单位时，
U 138940 AZ1Z2 (1 1 ) kJ mol 1
R0
n
式中：R0—正负离子核间距离， Z1，Z2 —分别为正负离子电荷的绝对值， A —Madelung常数,与晶体类型有关， n —Born指数,与离子电子层结构类型有关。
第八章 化学键与分子结构
问题：原子与原子为什么能相互结合而成分子或晶
体？以什 么方式结合？在空间怎样排列？
重点讨论：分子形成过程、分子中原子间作用力
（即化学键）的类型及本质、分子（或晶体）的空 间构型、分子间的相互作用力、分子结构与物质理 化性质之间关系及不同类型晶体的特征等方面问题。
通过对微观结构的研究，深入了解物质的化 学性质极其变化规律。
8.1 离子键与离子晶体理论
8.1.1 离子键 8.1.2 离子晶体
8.1.3 离子极化对晶体结 构及性质的影响
8.1.1 离子键
1. 离子键的特征 2. 离子键的强度 3. 离子的特征
8.1.1 离子键
电负性差别大的元素原子之间相互结合力。
-ne-
nNa(3s1) I1496kJmol1 nNa (2s2 2p6 )
ne-
nCl(3s2 3P5 ) E348.7kJmol 1 nCl (3s2 3p6 )
静电 引力 nNaCl
1. 离子键的特征
(1)本质是静电引力（库仑引力）
q q f
R2
部分化学键中离子键成分与元素电负性的关系
形成条件 XA-XB>1.7
没有离子性为100％的离子键，即 使是CsF(Δx最大)，键的离子性也 只有约92%。这说明离子键都有部 分共价键的作用。共价键与离子键 的差别在于，共价键是由原子轨道 重叠而形成的。