宋天佑版无机化学-第7章化学键理论概述
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第7章 化学键理论概述
§7-1 离子键理论 §7-2 共价键理论 §7-3 金属键理论 §7-4 分子间作用力
§7-1 离子键理论
一、离子键的形成 二、离子和离子键的特点 三、离子晶体
一、离子键的形成
电负性相差较大（△x＞1.7）的两个元素
的原子相遇时，就会发生电子的转移而形成
正、负离子。
e-
Cl- Na+ Cl-
3 离子半径与配位数的关系
ac=4r- ab=bc=2r-+2r+ 令r- = 1， 则：(ab)2+(bc)2=(ac)2 2×(2r-+2r+)2=16 r+=0.414
正负离子半径比与配位数的关系
a
b
c
半 径 比 r+/r-＜0.414 r+/r-=0.414 r+/r-＞0.414 配 位 数 4 ：4 6 ：6 8 ：8 晶体构型 立方ZnS型 NaCl型 CsCl型 参考p173 表7-3
Na Cl Na+ Cl-
Na+ Cl- Na+
Cl- Na+ Cl-
离子键：正、负离子间通过静电作用而形 成的化学键。由离子键形成的化合物为离 子型化合物。
二、离子键的特点
1 离子键的本质是静电作用
一般说来，正负离子所带的电荷越高， 半径越小，形成的离子键越强。
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） 4 键的离子性与元素电负性有关
Li+,Be2+
8电子构型： ns2np6 Na+,Mg2+,AI3+等
18电子构型： ns2np6nd10 Ag+,Zn2+,Cd2+等
18+2电子构型:(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2
Pb2+,Sn2+,Bi3+等
9-17电子构型：ns2np6nd1-9 Cr3+,Mn2+
在离子电荷和半径大致相同的条件下，不同构 型的正离子对同种负离子的结合力的大小是：
子键越牢固，晶体的熔、
沸点、硬度越高。
玻恩朗德公式:
经验公式来自百度文库
U Z1Z 2 NAe 2 (1 1 )
r0
n
138490Z1Z 2 A (1 1 )kJ / m ol
r0
n
其中r0为正负离子半径和,A为玛德隆常数, n为玻恩指数.
5.影响离子晶体性质的因素:
➢ 晶格能: 因素:离子电荷,离子半径,配位数,(极化作用) 性质:硬度,熔点,化合物的稳定性 ➢ 离子晶体的空间构型: 因素:离子半径,离子的电子构型,组成元素的比例, 外界条件 性质：稳定性,溶解度等
三、离子的特征
1 离子的电荷 正离子的电荷数就是相应原子失去的电子数。
+1，+2，最高+3，+4。 负离子的电荷数就是相应原子获得的电子数。
一般-1，-2；-3、-4多为含氧酸根或配离子 的电荷。 2 离子的电子层构型 负离子：简单负离子的最外电子层都是8电子 构型。
* 正离子：
2电子构型： 1s2
⑶ 同一元素，高价离子的半径＜低价离子 的半径；r（Fe3+)(60pm)＜r（Fe2+)(75pm)
⑷ 周期表中相邻族左上与右下斜对角线上 的正离子半径近似相等；
如：r（Mg2+)=65pm ≈ r（Li+)= 60pm
⑸ 负离子半径一般较大，约130-250pm
正离子半径一般较小，约10-170pm.
Na(s)+1/2Cl 2(g) 298K，标N准 aC态l(s)
△ f H°
S↓ ↓1/2 Na(g) Cl(g)D
I ↓ ↓E
-U
Na+(g)+ Cl -(g)
△ fH° =S+I+1/2D+-E( ) -U
同类型晶体，离子电荷 U=109+496+1-23149+411
越高，核间距越短，离
=788(KJ· mo-l1)
+-
++
ψ2=0
ψ2最大
排斥态:自旋相同的两个电子， 对称性不匹配
4 晶格能(U)
✓定义：指相互远离的气态正离子和负离子结合 成离子晶体时所释放的能量。 ✓另定义：标准态下，拆开1 mol离子晶体，使 其变为气态组分离子时所需能量。 ✓例：NaCl(s)→Na+(g)+Cl-(g) U=786 kJ·mol-1 ✓晶格能多以波恩-哈伯循环法通过热化学计算 求得。
18或18+2电子构型的离子＞9-17电子构型的 离子＞8电子构型的离子
CuCl NaCl r+ /pm 96 95 溶解性 难 易
3 离子半径
⑴ 各主族元素，自上而下，电荷数相同的 离子半径依次增大；
Li+＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+
⑵ 同一周期的主族元素，自左而右，正离 子电荷增大半径减小；r(Na+)＞r（Mg2+)
从离子半径的角度解释下列现象:
1.Mg(ClO4)2是一种很强的吸水 剂,Li(H2O)3ClO4很稳定. 2.溶解度顺序:
LiClO4>NaClO4>KClO4
MgSO4>BaSO4
3.Li2CO3受热容易分解
§7-2 共价键理论
一、现代价键理论(重点） 二、杂化轨道理论(重点） 三、价层电子对互斥理论 四、分子轨道理论（难点） 五、键参数与分子的性质
四.离子晶体
1 离子晶体的特征和性质 类型：活泼金属的氧化物和盐类 特征：晶格结点上的质点—正、负离子；
质点间作用力—离子键； 配位数 — 6、8、4等； 晶体中不存在独立的简单分子。
一般的性质： ⑴ 较高的熔沸点和硬度与静电力有关，而后者与电
荷、离子半径相关。库仑力越大，熔、沸点越 高； ⑵ 受机械力作用，结点离子位移，由异性相吸变为 同性相斥； ⑶ 水溶性差别很大，水溶液及熔融态发生电离；
(3)轨道最大重叠原理：成键电子的原子轨 道，在可能的范围内重叠越多，形成的共 价键越牢固，分子越稳定。
综上所述，价键理论认为共价键是通过 自旋相反的单电子配对和原子轨道的最大 重叠而形成的，使体系达到能量最低状态。
量子力学的处理方式：
H2共价键的形成和本质
R0=74p m
H2共价键的形成和本质
一、现代价键理论(VB法）
1 H2共价键的形成和本质 2 现代价键理论要点 3 共价键的特征 4 共价键的类型 5 配位键 6 离域大π键
现代价键理论(电子配对法)要点： Lewis
(1)电子配对原理：两原子接近时，自旋相
反的未成对价电子可以两两配对形成共价键。
(2)能量最低原理：自旋相反的单电子配对 后会放出能量，使体系能量降低。放出的能 量越多，形成的共价键越稳定。
§7-1 离子键理论 §7-2 共价键理论 §7-3 金属键理论 §7-4 分子间作用力
§7-1 离子键理论
一、离子键的形成 二、离子和离子键的特点 三、离子晶体
一、离子键的形成
电负性相差较大（△x＞1.7）的两个元素
的原子相遇时，就会发生电子的转移而形成
正、负离子。
e-
Cl- Na+ Cl-
3 离子半径与配位数的关系
ac=4r- ab=bc=2r-+2r+ 令r- = 1， 则：(ab)2+(bc)2=(ac)2 2×(2r-+2r+)2=16 r+=0.414
正负离子半径比与配位数的关系
a
b
c
半 径 比 r+/r-＜0.414 r+/r-=0.414 r+/r-＞0.414 配 位 数 4 ：4 6 ：6 8 ：8 晶体构型 立方ZnS型 NaCl型 CsCl型 参考p173 表7-3
Na Cl Na+ Cl-
Na+ Cl- Na+
Cl- Na+ Cl-
离子键：正、负离子间通过静电作用而形 成的化学键。由离子键形成的化合物为离 子型化合物。
二、离子键的特点
1 离子键的本质是静电作用
一般说来，正负离子所带的电荷越高， 半径越小，形成的离子键越强。
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） 4 键的离子性与元素电负性有关
Li+,Be2+
8电子构型： ns2np6 Na+,Mg2+,AI3+等
18电子构型： ns2np6nd10 Ag+,Zn2+,Cd2+等
18+2电子构型:(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2
Pb2+,Sn2+,Bi3+等
9-17电子构型：ns2np6nd1-9 Cr3+,Mn2+
在离子电荷和半径大致相同的条件下，不同构 型的正离子对同种负离子的结合力的大小是：
子键越牢固，晶体的熔、
沸点、硬度越高。
玻恩朗德公式:
经验公式来自百度文库
U Z1Z 2 NAe 2 (1 1 )
r0
n
138490Z1Z 2 A (1 1 )kJ / m ol
r0
n
其中r0为正负离子半径和,A为玛德隆常数, n为玻恩指数.
5.影响离子晶体性质的因素:
➢ 晶格能: 因素:离子电荷,离子半径,配位数,(极化作用) 性质:硬度,熔点,化合物的稳定性 ➢ 离子晶体的空间构型: 因素:离子半径,离子的电子构型,组成元素的比例, 外界条件 性质：稳定性,溶解度等
三、离子的特征
1 离子的电荷 正离子的电荷数就是相应原子失去的电子数。
+1，+2，最高+3，+4。 负离子的电荷数就是相应原子获得的电子数。
一般-1，-2；-3、-4多为含氧酸根或配离子 的电荷。 2 离子的电子层构型 负离子：简单负离子的最外电子层都是8电子 构型。
* 正离子：
2电子构型： 1s2
⑶ 同一元素，高价离子的半径＜低价离子 的半径；r（Fe3+)(60pm)＜r（Fe2+)(75pm)
⑷ 周期表中相邻族左上与右下斜对角线上 的正离子半径近似相等；
如：r（Mg2+)=65pm ≈ r（Li+)= 60pm
⑸ 负离子半径一般较大，约130-250pm
正离子半径一般较小，约10-170pm.
Na(s)+1/2Cl 2(g) 298K，标N准 aC态l(s)
△ f H°
S↓ ↓1/2 Na(g) Cl(g)D
I ↓ ↓E
-U
Na+(g)+ Cl -(g)
△ fH° =S+I+1/2D+-E( ) -U
同类型晶体，离子电荷 U=109+496+1-23149+411
越高，核间距越短，离
=788(KJ· mo-l1)
+-
++
ψ2=0
ψ2最大
排斥态:自旋相同的两个电子， 对称性不匹配
4 晶格能(U)
✓定义：指相互远离的气态正离子和负离子结合 成离子晶体时所释放的能量。 ✓另定义：标准态下，拆开1 mol离子晶体，使 其变为气态组分离子时所需能量。 ✓例：NaCl(s)→Na+(g)+Cl-(g) U=786 kJ·mol-1 ✓晶格能多以波恩-哈伯循环法通过热化学计算 求得。
18或18+2电子构型的离子＞9-17电子构型的 离子＞8电子构型的离子
CuCl NaCl r+ /pm 96 95 溶解性 难 易
3 离子半径
⑴ 各主族元素，自上而下，电荷数相同的 离子半径依次增大；
Li+＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+
⑵ 同一周期的主族元素，自左而右，正离 子电荷增大半径减小；r(Na+)＞r（Mg2+)
从离子半径的角度解释下列现象:
1.Mg(ClO4)2是一种很强的吸水 剂,Li(H2O)3ClO4很稳定. 2.溶解度顺序:
LiClO4>NaClO4>KClO4
MgSO4>BaSO4
3.Li2CO3受热容易分解
§7-2 共价键理论
一、现代价键理论(重点） 二、杂化轨道理论(重点） 三、价层电子对互斥理论 四、分子轨道理论（难点） 五、键参数与分子的性质
四.离子晶体
1 离子晶体的特征和性质 类型：活泼金属的氧化物和盐类 特征：晶格结点上的质点—正、负离子；
质点间作用力—离子键； 配位数 — 6、8、4等； 晶体中不存在独立的简单分子。
一般的性质： ⑴ 较高的熔沸点和硬度与静电力有关，而后者与电
荷、离子半径相关。库仑力越大，熔、沸点越 高； ⑵ 受机械力作用，结点离子位移，由异性相吸变为 同性相斥； ⑶ 水溶性差别很大，水溶液及熔融态发生电离；
(3)轨道最大重叠原理：成键电子的原子轨 道，在可能的范围内重叠越多，形成的共 价键越牢固，分子越稳定。
综上所述，价键理论认为共价键是通过 自旋相反的单电子配对和原子轨道的最大 重叠而形成的，使体系达到能量最低状态。
量子力学的处理方式：
H2共价键的形成和本质
R0=74p m
H2共价键的形成和本质
一、现代价键理论(VB法）
1 H2共价键的形成和本质 2 现代价键理论要点 3 共价键的特征 4 共价键的类型 5 配位键 6 离域大π键
现代价键理论(电子配对法)要点： Lewis
(1)电子配对原理：两原子接近时，自旋相
反的未成对价电子可以两两配对形成共价键。
(2)能量最低原理：自旋相反的单电子配对 后会放出能量，使体系能量降低。放出的能 量越多，形成的共价键越稳定。