大学化学 ppt课件

由于离子键的特点，故无法在离子晶 体中分辨出一个独立的“分子”。如NaCl 晶体中，不存在NaCl分子，故NaCl是化学 式，而不是分子式。
（3）离子键具有部分共价性
正、负离子间形成的键并不是100％的离 子键，还存在一定的共价性成分。
当两个原子电负性差大于1.7时，离子性 成分大于50％，两原子以离子键相结合，形 成的化合物为离子型化合物；
第三节 分子结构
一、离子键和离子型化合物 二、共价键和共价型化合物 三、分子间力和氢键 四、现代化学键理论
分子是由原子组成的，是物质能独立存在 并保持其化学特性的最小微粒，是参加化学 反应的基本单元，而分子又是由原子通过化 学键形成的。所以，除原子结构知识外，还 应掌握化学键理论、分子空间结构理论等。
优点：可以解释大多数分子的结构； 缺点：不能解释部分分子的原子最外层不是8个电 子但仍能稳定存在，如BF3，PCl5…
（一） 现代价键理论
又称电子配对法，简称VB法
1927年，Heiler、London用量子力学处 理H2分子的成键时，认为具有未成对电子 的两个原子相互靠近时会出现两种情况：
基态 能量降低、 成键
排斥态 能量升高、 不成键
基态时核间距 R0为74 pm。 共价键的形成——两个自旋相反的未成 对电子所在原子轨道相互重叠，核间电子概 率密度大吸引原子核而成键。
价键理论的要点：
（1）二成键原子必需有成单的、自旋相反的电 子，在相互接近时，才有可能轨道重叠、形成稳 定共价键。
（2）成键电子的原子轨道重叠时，要满足二条 件：
化学键：分子中直接相邻的两个（或多个） 原子之间的相互作用。
化学键类型：离子键、共价键、金属键。
一、离子键和离子型化合物
（一）离子键的形成
离子键理论认为：当电负性很小的活泼金 属原子和电负性很大的活泼非金属原子相互 靠近时，前者易失去电子变成阳离子，后者 易得到电子变成阴离子。
正、负离子靠静电引力作用结合在一起， 这种静电引力作用称为离子键。
如：NaCl晶体，每个Na+周围有6个Cl-， 每个Cl-周围也有6个Na+。
(红球－Na+ , 绿球－Cl-)
如CsCl晶体，每个Cs+周围有8个Cl-， 每个Cl-周围也有8个Cs+
(红球－Cs+ , 绿球－Cl-)
一个离子周围排列的反离子数目主要决 定于正、负离子的半径比（r+/r-)，比值越 大，周围排列的离子数目越多。
常见分子的偶极矩μ(×10－30 C·m) D＝3.33×10-30C·m
分子式 H2 N2 CO2 CS2 CH4 CO
CHCl3 H2S
偶极矩 0 0 0 0 0
0.40 3.50 3.67
分子式 SO2 H2O NH3 HCN HF HCl HBr HI
偶极矩 5.33 6.17 4.90 9.85 6.37 3.57 2.67 1.40
PS
－
＋＋
（2） 键——“肩并肩”（原子轨道重叠部分不 在两核连线上，镜面反对称，受核吸引力小，不 牢固，易断，所以 键电子易参加反应。）
PZ - PZ
＋＋ －－
共价单键一般是 键，双键是一个 键、一 个 键，叁键是一个 键、二个 键。
(3) 配位键 形成条件：成键原子一方有孤对电子，
另一方有空轨道。
分子是否有极性，关键要看分子中电荷 重心是否重合。
正、负电荷中重心重合者，分子没有极 性，是非极性分子。如：同核双原子分子、 CO2等
正、负电荷重心不重合者，分子有极性， 是极性分子 。如：异核双原子， NH3等
（二）离子键的特征(三个)
(1) 由正负离子形成（静电作用力）
(2)无方向性和饱和性：
离子是带电体，可近似地看成一个弥漫着 电子云的圆球，离子电荷分布是球形对称的， 所以离子能从任何方向吸引带相反电荷的离子； 而且尽可能多地吸引异号离子，只受空间大小 的限制，没有方向性。
但这并不意味着一个离子周围排列的带相 反电荷的离子数目是任意的。实际上，在离子 晶体中，每一离子周围排列的带相反电荷的离 子数目是固定的。
• 对称性匹配——原子轨道同号重叠有效
• 最大重叠原理——沿原子轨道键轴方向发生 最大程度地重叠，才可形成稳定共价键。
（二）共价键的特点
1、键结合力的本质：电性。成键时，原子核间电子 云密度增加，不仅降低了两核间的排斥力，也增加 了两核对共用电子对形成的负电区域的吸引力。
共用电子对多
轨道重叠多
共价结合力强
例：N
H
4
H
HNH
H
BF4
CO
F
FBF C
F
2s2 2p2
O 2s2 2p4
Fra Baidu bibliotek 2s
2p
C：
O：
••
： O —— C ： O == C
•
•
三 、 分子间力和氢键
分子的极性
分子极性的量度 —— 偶极矩μ: μ=
q：正（负）电荷重心(电荷集中q点·)的d电量
d：正（负）电荷重心的距离
偶极矩是一个矢量，其方向是从正极到负极。 电子的电荷等于1.6×10-19 C，两个中心的距离和分 子的直径有相同的数量级，即10-10m，故偶极矩大 小的数量级为10-30C·m。
2、饱和性：成键前提是有价电子及相应的价电子轨 道。给定原子的两者是一个确定值——饱和性。
3、方向性：原子轨道有一定的空间伸展方向（S轨 道除外），而且必须考虑轨道的正负号——方向性。
P
－
＋
S
＋
×
PS
－
＋＋
（三）共价键的类型：
（1） 键——“头碰头”（原子轨道重叠部分 在两核连线上，呈圆柱形，受核吸引力大，牢 固。）
当两个原子电负性差小于1.7时，共价性 成分大于50％，两原子形成共价化合物。
二、共价键和共价化合物
离子键理论不能解释双原子分子及电负性相 近的原子组成的分子，必需用共价键理论－共用 电子对理论来解释这类分子的形成与特性。
经典共价键理论：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 的8电子稳定结构。原子通过共用电子对而形成 的化学键称共价键。
以NaCl的形成为例：
Na - e → Na+ 1s22s22p63s1 1s22s22p6
Cl ＋ e → Cl1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p6
Na+Cl-
Na+ ＋ Cl-
静电引力 离子键
Na+Cl- (离子型化合物)
IA、IIA金属阳离子（Be除外）与VIA、 VIIA非金属阴离子可形成典型的离子型化合 物。