高二化学物质结构与性质精品学案：2.3 离子键、配位键与金属键(2)

[目标导航] 1.理解离子键的形成过程及在方向性、饱和性上的特征。2.会分析离子键对离子化合物性质的影响。

一、离子键

1．概念

阴、阳离子间通过静电作用而形成的化学键。

2．形成条件

一般认为，当成键原子所属元素的电负性差值大于1.7时，原子间才有可能形成离子键。3．实质

阴、阳离子之间的静电作用。当静电作用中同时存在的静电引力和静电斥力达到平衡时，体系的能量最低，形成稳定的离子化合物。

(1)静电引力是指阴、阳离子之间的异性电荷吸引力。

(2)静电斥力包括阴、阳离子的原子核、核外电子之间的斥力。

4．特征

离子键没有方向性和饱和性，因此以离子键结合的化合物倾向于形成晶体，使每个离子周围排列尽可能多的带异性电荷的离子，达到降低体系能量的目的。

议一议

1．金属元素与非金属元素化合时一定形成离子键吗？

[答案]不一定。金属元素与非金属元素也有可能形成共价键，如Al、Cl两种元素以共价键形成AlCl3。

2．离子键是通过阴、阳离子间的静电吸引形成的吗？

[答案]不是。离子键是阴、阳离子通过静电作用形成的，这种静电作用是指阴、阳离子之间静电吸引力与电子和电子之间、原子核和原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。二、配位键

1．配位键

(1)定义：成键原子一方提供孤对电子，另一方具有接受孤对电子的空轨道而形成的特殊的共价键叫配位键。

(2)表示方法：配位键常用符号A→B表示，其中A是提供孤对电子的原子，B是具有能够接受孤对电子的空轨道的原子。

(3)实例：NH＋4的结构式(表示出配位键)可表示为，N原子杂化类型为sp3，NH＋4中的配位键和其他三个N—H的键长和键能相等，NH＋4的空间构型为正四面体形。2．配合物

(1)概念：组成中含有配位键的物质。

(2)组成：过渡金属的原子或离子(含有空轨道)与含有孤对电子的原子或离子(如：CO、NH3、H2O、Cl－、F－、CN－、SCN－等)通过配位键形成配合物。

(3)实例：[Cu(NH3)4]2＋中氮原子的孤对电子进入Cu2＋的空轨道，[Cu(NH3)4]2＋可表示为

。

议一议

1．配位键与共价键有什么区别与联系？

[答案]配位键是一种特殊的共价键。但形成配位键的共用电子对是由一方提供，而不是由双方共同提供的；一般共价键的共用电子对由双方共同提供。

2．NH＋4中的配位键与其他的三个N—H键的性质有差别吗？

[答案]没有差别。NH＋4的4个N—H键的键长、键角、键能完全相同，具有相同的性质。3．配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些？

[Cu(NH3)4]2＋与SO2－4之间形成的、一般共[答案][Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键有离子键{}

价键、配位键。

4．如何表示[Cu(H2O)4]2＋中的配位键？

[答案]

三、金属键

1．金属键及实质

2.金属的物理性质

(1)金属不透明，具有金属光泽

当可见光照射到金属表面上时，固态金属中的“自由电子”能够吸收所有频率的光并很快放出，使得金属不透明并具有金属光泽。

(2)金属具有良好的导电性

金属内部自由电子的运动不具有方向性，在外加电场的作用下，金属晶体中的“自由电子”发生定向移动而形成电流。

(3)金属具有良好的导热性

当金属中有温度差时，通过不停运动着的“自由电子”与金属阳离子间的碰撞，把能量由高温处传向低温处。

(4)金属具有良好的延展性

当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但排列方式不变，金属晶体中的化学键没有被破坏。

议一议

1．金属原子核外所有的电子都是自由电子吗？自由电子专属于某一个金属阳离子吗？[答案]不都是。金属的自由电子是指金属易失去的价电子，而不是金属原子核外所有的电子。

不专属于某一个金属阳离子，而为整个金属晶体所共有。金属键可以看作是由许多个原子共用许多个电子形成的。

2．含有阳离子的晶体中一定含有阴离子吗？

[答案]不一定，离子化合物中含有阳离子和阴离子，但金属晶体中含有金属阳离子和自由电子，而不含阴离子。

一、常见的化学键

1．常见化学键的比较

2.化学键类型与物质类别的关系

(1)离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键。简单离子组成的离子化合物中只有离子键。如MgO、NaF等，复杂离子组成的化合物中既有离子键、又有共价键。如NH4NO3、NaOH、Na2O2、NH4Cl等。

(2)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。

(3)中学常见物质中的化学键

①只有非极性键的物质：H2、O2、N2、P4、S2、S8、金刚石、晶体硅等。

②只有极性键的物质：HX、CO、SO2等。

③既有极性键、又有非极性键的物质：H2O2、C2H2、C2H4、C6H6、C2H5OH等。

④只有离子键的物质：如CaCl2、K2O、KH等(固体)。

⑤既有离子键、又有非极性键的物质：Na2O2、Na2S2、CaC2等。

⑥既有离子键、共价键，又有配位键的物质：铵盐、配合物如[Cu(NH3)4]SO4、NH4NO3等。

⑦稀有气体中不存在化学键。

⑧金属或合金中存在金属键。

例1下列有关金属键的叙述错误的是()

A．金属键没有饱和性和方向性

B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用

C．金属键中的自由电子属于整块金属

D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关

[解析]金属键没有方向性和饱和性；金属键中的自由电子属于整块金属共用；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；金属的性质及固体的形成都与金属键有关。

[答案] B

解题反思金属键和离子键无方向性和饱和性，共价键具有方向性和饱和性。

变式训练1下列关于离子键的说法中错误的是()

A．离子键没有方向性和饱和性

B．非金属元素组成的物质也可以含离子键

C．形成离子键时离子间的静电作用包括静电吸引和静电斥力

D．因为离子键无饱和性，故一种离子周围可以吸引任意多个带异性电荷的离子

[答案] D

[解析]活泼金属和活泼非金属元素原子间易形成离子键，但由非金属元素组成的物质也可含离子键，如铵盐，B项正确；离子键无饱和性，体现在一种离子周围可以尽可能多地吸引带异性电荷的离子，但也不是任意的，因为这个数目还要受两种离子的半径比(即空间条件是否允许)和个数比的影响，D项错误。

解题反思离子键与共价键中的两种特殊情况

(1)金属与非金属形成的化学键有可能是共价键。

(2)完全由非金属元素形成的化合物中有可能含离子键。

二、配位键和配合物

1．配位键

(1)形成条件：成键原子一方提供孤对电子，另一方具有能够接受孤对电子的空轨道。

(2)配位键实质是一种特殊的共价键，配位键和普通共价键只是在形成过程中有所不同，配位键的共用电子对由成键原子一方提供，普通共价键的共用电子对由成键原子双方共同提供，但实质都是成键原子双方共用，如NH＋4中的四个N—H键完全等同。