工程化学(周祖新)4-2 物质结构

四、金属鍵
1.意义:合金或合金中, 将两个或更多的金属原子結合在
一起的一种吸引力
2金屬鍵的形成:
3金属鍵的本质:什么是“电子海”(electron-sea)?
金属原子本 身于晶体中可视为阳离子, 被自由移动的 价电子所包围, 这些自由移动的价电子就称为电子海.
4金属键的特性:无方向性 5金属键的強度:
分子间作用力与化学键的区别: 分子间作用力与化学键的区别
范德华尔 斯力 存在于何种 微粒之间 相互作用 弱（几到几十 的强弱 kJ/mol） ） 分子与分子 间的作用力 化 学 键
相邻原子间 的相互作用 强（ 120～ ～ 800 kJ/mol） ）
HCl分子中， HCl分子中， H－Cl 键能为 431kJ/mol , 分子中 HCl分子间， 分子间的作用力为 21kJ/mol 。 HCl分子间， 分子间
4、非极性键和极性键 、
吸引电子的 成键类型 电子种类 能力 同种原子 相同 均匀 非极性键 电荷分布
不同原子
不同
有偏向
极性键
4-2、非极性分子和极性分子 、
成键类型 分子极性 举例
非极性键 非极性分子 氢气分子
极性分子 极性键 非极性分子
CO2分子
H2O分子 分子
5.键能和键长 分子的热稳定性取决于共价键的强弱，而共价键的 强度又与键能和键长有密切关系 ⑴键长和键的强度 ①键长：两个成键原子核间的距离叫键长。 H--H, C---C, Cl------Cl 74pm 154pm 198pm ②一般来说，键长越短，键越强，形成的化合物越 稳定。 ⑵键能与双原子分子的热稳定性 ①键能：拆开1共价键所需能量。 ②键能越大，原子间结合得越强，分子越稳定。
3-1 离子键理论
1916 年德国科学家 Kossel ( 科塞尔 ) 提出离子键理论。 提出离子键理论。
一 离子键的形成 1 .形成过程 形成过程 以 NaCl 为例 。 电子转移形成离子： 第一步 电子转移形成离子： Na － e —— Na+ ， 相应的电子构型变化： 相应的电子构型变化： 2s 2 2p 6 3s 1 —— 2s 2 2p 6 ， 3s 2 3p 5 —— 3s 2 3p 6 的稀有气体原子的结构，形成稳定离子。 形成 Ne 和 Ar 的稀有气体原子的结构，形成稳定离子。 靠静电吸引， 第二步 靠静电吸引， 形成化学键 。离子键的本质是库仑引力 Cl + e —— Cl －
。
由分子构成 的物质， 的物质，在 一定条件下 能发生三态 变化，说明 变化， 分子间存在 作用力。 作用力。
分子间存在作用力的事实： 分子间存在作用力的事实：
。
由分子构成 的物质， 的物质，在 一定条件下 能发生三态 变化，说明Fra Baidu bibliotek变化， 分子间存在 作用力。 作用力。
三、分子间作用力 １.概念： 概念： 将气体分子凝聚成相应的固体或液 体的作用。 体的作用。 2.实质： 2.实质： 实质 分子间作用力是一种静电作用， 分子间作用力是一种静电作用，但 比化学键弱得多 3.类型： 3.类型： 类型 常见的分子间作用力: 常见的分子间作用力:范德华力和氢键
四、共价键
1.形成原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫共价 形成原子间通过共用电子对所形成的相互作用， 形成原子间通过共用电子对所形成的相互作用
键
+
H*
+
.. . Cl . . ..
.. H* Cl . . . ..
两原子电子云重叠，核间电子云密集，相当于负电 荷重心，吸引两边两个原子核，形成稳定分子。 2.共价键的形成条件 ①形成共价键的两原子间必须有公用电子对； ②组成共用电子对的电子必须自旋相反。 （举例N2、H2O的形成说明） 3.共价键的特征----方向性和饱和性 ①饱和性：单电子数=最大成键数(举例N2、H2O） ②方向性：向重叠最大的方向
4）键的离子性与元素的电负性有关
∆X > 1.7，发生电子转移，形成离子键； ∆X < 1.7，不发生电子转移，形成共价键。 3 影响离子键强度的因素 • 从离子键的实质是静电引力 • F ∝ q1 q2 / r 2 出发，影响 F 大小的因素有： 出发， 大小的因素有： 离子的电荷 q 和离子之间的距离 r 。 即电荷多，半径小，离子键强，熔点高。 熔点: NaCl＜MgO, MgO＞CaO
范德瓦耳斯(J.D.van der Waals,1837～1923)，荷兰物理学家。他 范德瓦耳斯 ～ ，荷兰物理学家。 首先研究了分子间作用力，因此，这种力也称为范德瓦耳斯力 范德瓦耳斯力。 首先研究了分子间作用力，因此，这种力也称为范德瓦耳斯力。
分子间存在作用力的事实： 分子间存在作用力的事实：
2.离子键的特征
• 1) 离子键的本质是静电作用力
q1 ，q2 分别为正负离子所带电量 ， q1 ⋅ q2 F∝ 2 r 为核间距离,F为静电引力。 r 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。
五、四种晶体的比较
晶体类型 离子晶体 （NaCl） ） 原子晶体 （SiO2） 分子晶体 （HCl） ） 金属晶体 （Cu） ） 构成的微粒 微粒间的作用 离子键 共价键 原子 分子 金属阳离子、 金属阳离子、自 由电子 分子间作用力
阴、阳离子
金属键
四种晶体的比较
晶体类型 离子晶体 （NaCl） ） 原子晶体 （SiO2） 分子晶体 （HCl） ） 金属晶体 （Cu） ） 含化学键情况 一定有离子键， 一定有离子键， 可能有共价键
（1）.金属键能围离子键或共价键的1/3 （2）.价电子数多. 原子半径小, 键能越强
同周期:Na<Mg<Al IA族:Li>Na>K>Rb>Cs (IIA族堆積形式不同, 金属键强度不同)
（3金属键越强, 熔点. 沸点. 莫耳汽化热越高
6.金属晶体的特性 (1).有金属光泽 (2).有延展性
(3).导电导热性
三、分子间作用力
1、分子间作用力： 、分子间作用力： (1)把分子聚集在一起的作用力 范德瓦耳斯力 把分子聚集在一起的作用力(范德瓦耳斯力 把分子聚集在一起的作用力 范德瓦耳斯力)
降温加压 降温
气态
分子距离缩短
液态
分子距离缩短
固态
分子有规则排列
分子无规则运动
说明了物质的分子间存在着作用力 这种分子间的作用力又叫做范德瓦耳斯力。 这种分子间的作用力又叫做范德瓦耳斯力。 范德瓦耳斯力
导电
导电
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 时形成离子键。请思考， 合时，能形成离子键吗？为什么？ 合时，能形成离子键吗？为什么？ 不能， 不能，因非金属元素的原子均有获得电 子的倾向。 子的倾向。 非金属元素的原子间可通过共用电子对 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。 的方法使双方最外电子层均达到稳定结构。
2.离子键的形成条件
(1)元素的电负性差比较大 ∆X > 1.7，发生电子转移，产生正、负离子，形成离子 键；∆X < 1.7，不发生电子转移，形成共价键。 （∆X > 1.7 ，实际上是指离子键的成分大于 50 %） (2)易形成稳定离子(包括某些复杂离子如NH4+，SO42-) 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。
熔化需克服的作用
离子键
含有极性键或非 共价键 极性键 含有共价键或不 分子间作用力 含任何化学键 金属键 金属键
四种晶体的比较
晶体类型 离子晶体 （NaCl） ） 原子晶体 （SiO2） 分子晶体 （HCl） ） 金属晶体 （Cu） ） 固体导电情况 不导电 除半导体外 不导电 不导电 熔化时导电情况 导电 除半导体外 不导电 不导电
三、化学键（原子能否独立存在） 化学键（原子能否独立存在）
1、定义：分子或晶体中相邻两个或多个原子间强烈 、定义： 的相互作用。 的相互作用。 2、分类： 、分类： 离子键、共价键、金属键 离子键、共价键、 注意： 化学键存在于分子内原子（或离子） 注意：①化学键存在于分子内原子（或离子）间， 不存在于分子之间； 不存在于分子之间； ②与分子间作用力比较。 与分子间作用力比较。