无机化学第八章分子结构

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1、物质的性质分子的性质分子的结构第八章分子结构MolecularStructure我们把分子内部直接相邻原子间的强的相互作用力称为化学键(Chemicalbond)。化学键有三种类型:a.离子键(ionicbond)b.共价键(covalentbond)c.金属键(metalbond)分子的几何形状及晶体结构٭第一节离子键٭第二节共价键*٭第三节分子的几何形状与物理性质*٭第四节分子间作用力*٭第五节晶体结构【内容提要】第一节离子键nNa(2s22p63s1)nCl(3s23p5)离子键(ionicbond):相反电荷的正、负离子通过静电作用而形成的化学键。一、离子键的形成与

2、特点*(一)离子键的形成nNaCl+静电引力nNa+(2s22p6)nCl-(3s23p6)-ne+ne(二)离子键的本质及特点离子键的本质是静电作用力。离子键的特点:没有方向性和饱和性。a.与任何方向电性不同的离子相吸引,所以无方向性。b.只要是正负离子之间,则彼此吸引,即无饱和性。形成离子键重要条件:两成键原子的电负性差值较大。注意:当形成离子键的两元素电负性差△x>1.7时,离子性>50%,百分之百的离子键是没有的,离子键中有共价成分,共价键中也有离子性,只是主次不同而已。二、晶格能(Latticeenergy)离子键的强度是吸引力与排斥力*的平衡结果。通常用晶格能来

3、衡量。晶格能:在标准状态下(298K),将1mol离子晶体转化为气态离子所吸收的能量。(U)离子的电荷越高,半径越小,晶格能也越大,化合物越稳定,离子化合物的熔点和沸点也就越高。NaCl(s)→Na+(g)+Cl-(g)U=788kJ·mol-1晶格能的计算:玻恩-哈伯循环M(g)S½DX(g)M+(g)I-AX-(g)M(s)+½X2(g)MX(s)U=-+½D+S+I-A=S+½D+I+(-A)+(-U)U+三、离子的电荷、电子构型和半径(一)离子的电荷:原子在形成离子化合物过程中,失去或得到的电子数。(二)离子的电子构型:是指离子的电子层结构。主要是外层电子层结构2电

4、子构型离子最外层电子为s2如Li+Be2+8电子构型*离子最外层电子为ns2np6如Na+;K+18电子构型*离子最外层电子为ns2np6nd10如:Cu+、Ag+。18+2电子构型*离子最外层电子为(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2如:Sn2+,Pb2+。9-17电子构型离子最外层电子为ns2np6nd1-9如:Fe2+。(三)离子的半径:在离子晶体中,假定阴、阳离子是相互接触的,阴、阳离子中心之间的距离(称为核间距)就是两种离子半径之和。阴、阳离子的核间距可以通过X射线衍射实验得到。两离子核间距d=rA+rBrArB离子半径的变化趋势:1.周期表中同一周

5、期正离子的半径随电荷数的增加而减小,例如,Na+>Mg2+>Al3+;负离子的半径随电荷数的减小而减小。2.同一主族元素离子的半径自上而下递增。例如,Li+Fe3+5.正离子的半径较小,约在10~170pm之间,而负离子的半径较大,约在130~260pm之间。6.镧系和锕系收缩:象原子半径一样,相同正价的镧系和锕系阳离子的半径随原子序数的增加而减小。7.对同一副族的元素来说,离

6、子半径没有简单的变化规律。近代实验表明,即使在由电负性最小的铯和电负性最大的氟形成的最典型的离子型化合物氟化铯中,键的离子性也不是百分之百,而只有92%。我们可以用离子性百分数来表示一个化学键的离子性的相对的大小(相对共价性)。四、离子极化现象形成离子键的重要条件是两成键原子的电负性差值较大。元素的电负性差值越大,它们之间形成化学键的离子性越大。图8-2AB型化合物单键的离子性百分数与电负性差值的关系*离子性百分数当带有相反电荷的离子相互接近时,离子间除存在库仑引力外,还能在相反电荷的作用下使原子核外的电子运动发生变形,偏离原来的球形分布,这种现象叫做离子极化。异号离子本身

7、电子运动发生变形的性质叫做离子的变形性(即可极化性)。它们之间的相互作用如下图所示。图离子的极化作用和变形性示意图正离子和负离子同时具有极化作用和变形性两种性质。对于正离子来说,极化作用占主导(个别离子半径较小的阴离子F-离子也具有极化作用),而对负离子来说,变形性占主导。正离子和负离子相互极化后,部分电子云分布在两者之间,使离子键产生了共价性。相互极化越强,电子云重叠的程度也越大,键的极性也越弱,键长缩短,从而由离子键过渡到共价键。一、离子键①阴阳离子靠静电作用力结合而形成的化学键叫离子键,离子键的本质是静电作用

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