化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)PPT

關(guān)于化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)PPT第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三※分子是保持物質(zhì)性質(zhì)的最小單位?！肿拥男再|(zhì)除取決于分子的化學(xué)組成外,還取決于分子的結(jié)構(gòu)—原子間的化學(xué)鍵及分子的空間構(gòu)型。

※分子或晶體中相鄰原子之間的強烈作用力叫做化學(xué)鍵?！瘜W(xué)鍵主要有離子鍵、共價鍵和金屬鍵三種基本類型?！肿又g存在著分子間力。它們對物質(zhì)的性質(zhì)都有較大影響。

第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三

PaulingL在《TheNatureofTheChemicalBond》中提出了用得最廣泛的化學(xué)鍵定義：如果兩個原子（或原子團）之間的作用力強得足以形成足夠穩(wěn)定的、可被化學(xué)家看作獨立分子物種的聚集體，它們之間就存在化學(xué)鍵。

簡單地說：化學(xué)鍵是指分子或晶體內(nèi)部原子之間的強相互作用力。不同的外在性質(zhì)反映了不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各自內(nèi)部的結(jié)合力不同第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三已明確了的化學(xué)鍵類型化學(xué)鍵共價鍵金屬鍵離子配鍵離子偶極配鍵離子鍵電價配鍵配鍵雙原子共價鍵多原子共價鍵電子對鍵（單、雙、叁鍵）單電子鍵三電子鍵共軛π

鍵多中心鍵極性鍵共價配鍵非極性鍵電價鍵第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三化學(xué)鍵理論總體框架圖路易斯理論現(xiàn)代共價鍵理論（量子力學(xué)）（1927年）

價鍵理論（VB法）價層電子對互斥理論軌道雜化理論分子軌道理論現(xiàn)代價鍵理論離子鍵理論共價鍵理論化學(xué)鍵理論（X）（?）第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三348.76.1離子鍵與離子晶體（Ionicbondtheory）

（1）離子鍵理論要點形成條件：△X=XA–XB≥1.7形成化學(xué)鍵-786.5kJ·mol-1

6.1.1離子鍵的形成1913年德國科學(xué)家Kossel(柯塞爾)提出離子鍵理論第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三

極性增大非極性共價鍵極性共價鍵離子鍵

化合物中不存在百分之百的離子鍵，即使是NaF的化學(xué)鍵，其中也有共價鍵的成分。即除離子間靠靜電相互吸引外，尚有共用電子對的作用。

X>1.7，實際上是指離子鍵的成分大于50%。第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三（2）晶格能(latticeenergy)◆

意義衡量離子鍵的強度?！舳x

氣態(tài)陽離子與氣態(tài)陰離子結(jié)合成1mol固體離子化合物時所放出的能量，以符號U表示。單位：KJ·mol-1M+(g)+X-(g)MX(S)◆影響因素

晶格能的大小與元素的電離能、電子親合能、離子化合物的摩爾生成焓等有關(guān)。第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三

晶格能可以通過各種方法計算得到（本課程不要求），最常用的有以下幾種方法：●玻恩-哈勃循環(huán)●玻恩-蘭達公式●水合能循環(huán)法鍵能

：（以NaCl為例）

1mol氣態(tài)NaCl，離解成氣態(tài)原子時，所吸收的能量，用Ei

表示。

NaCl(g)=Na(g)+Cl(g)H=Ei

鍵能Ei

越大，表示離子鍵越強。鍵能和晶格能，均能表示離子鍵的強度，但晶格能比較常用。

第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三●本質(zhì)是靜電引力●沒有方向性和飽和性

NaClCsCl6.1.2離子鍵的特點第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三

離子鍵無方向性和飽和性與任何方向的電性不同的離子相吸引，所以無方向性；且只要是正負離子之間，則彼此吸引，即無飽和性。學(xué)習(xí)了共價鍵以后，會加深對這個問題的理解。第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三1.離子電荷(charge)6.1.3離子鍵的特征離子鍵的強度正、負離子的性質(zhì)離子化合物的性質(zhì)取決于取決于◆正離子通常只由金屬原子形成，其電荷等于中性原子失去電子數(shù)目?！糌撾x子通常只由非金屬原子組成，其電荷等于中性原子獲得電子的數(shù)目;出現(xiàn)在離子晶體中的負離子還可以是多原子離子?！綦x子所帶電荷是影響離子鍵強度的重要因素，當(dāng)離子半徑相近時，離子電荷越高，對帶相反電荷離子的吸引力越強，離子鍵的強度就越大，形成離子型化合物的熔點也越高。第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三2.離子的電子構(gòu)型(electronicconfiguration)分類構(gòu)型通式陽離子無電子型H+2電子型(n-1)s2Li+,Be2+8電子型(n-1)s2(n-1)p6Na+,Ca2+9→17電子型(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d1-9Cu2+18電子型(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10Cu+,Zn2+18+2電子型(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2Sn2+,Pb2+第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三3.離子半徑(radius)◆嚴格講，離子半徑無法確定（電子云無明確邊界）◆核間距（nuclearseparation）的一半

離子半徑對離子的強度有較大的影響，一般說來，當(dāng)離子所帶電荷相同時，離子的半徑越小，陰、陽離子之間的吸引力就越大，離子鍵的強度也越大。Na+Cl

-2r第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三

（1）同一種元素的陰離子半徑大于原子半徑而陽離子半徑小于原子半徑，且正電荷越多，半徑越小。如：

（2）同一周期電子層結(jié)構(gòu)相同的陽離子的半徑，隨離子電荷增加而減??；而陰離子的半徑隨離子電荷增加而增大。如:

（3）同一主族元素的電荷相同的離子的半徑，隨電子層數(shù)增加而增大。如:Mg2+第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三6.2共價鍵的價鍵理論

Conceptofthecovalentbondtheory1916年，美國科學(xué)家Lewis提出共價鍵理論。

認為分子中的原子都有形成稀有氣體電子結(jié)構(gòu)的趨勢，求得本身的穩(wěn)定。而達到這種結(jié)構(gòu)，可以不通過電子轉(zhuǎn)移形成離子和離子鍵來完成，而是通過共用電子對來實現(xiàn)。分子的穩(wěn)定性是因為共享電子對服從“八隅律”(octetrule)。第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三Lewis的貢獻：提出了一種不同于離子鍵的新的鍵型，

解釋了X比較小的元素之間原子的成鍵事實。共價鍵：原子間通過共用電子對而形成的化學(xué)鍵共用電子對——共價鍵共價單鍵singlecovalentbond共價雙鍵doublecovalentbond共價叁價triplecovalentbond第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三Lewis沒有說明共價鍵的實質(zhì)，所以適應(yīng)性不強。在解釋BCl3，PCl5，SF6等其中的原子未全部達到稀有

氣體結(jié)構(gòu)的分子時，遇到困難。

第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三

1927年，Heitler和London用量子力學(xué)處理H2分子的形成，得到氫分子形成過程中能量與核間距之間的關(guān)系曲線，解決了兩個氫原子之間化學(xué)鍵的本質(zhì)問題。

提出價鍵理論(ValenceBondTheory，VB法)

1931年，Pauling等人進一步發(fā)展了VB法提出軌道雜化理論，合理解釋了分子的空間構(gòu)型。進而使共價鍵理論從經(jīng)典的Lewis理論發(fā)展到今天的現(xiàn)代共價鍵理論。第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期三6.2.1