南京农业大学无机化学第9章分子结构.ppt

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1、第九章分子结构分子结构主要包含分子中相邻原子间强烈的相互作用力-化学键、分子或晶体的空间构型、分子间作用力以及分子结构与物质性质的关系等问题。第一节离子键正、负离子间通过静电作用而形成的化学键叫做离子键。由离子键形成的化合物称为离子化合物，离子化合物存在的形式是离子晶体。www.themegallery.com一、离子键理论的基本要点1、离子键的形成与本质以NaCl的形成为例，离子键形成的过程可描述如下：如果近似地将离子看作球体，两个距离为r，带有相反电荷Z+和Z-的离子间的吸引势能V吸引为：第九章www.themegallery.com式中ε0为介电常数，e为

2、1个电子所带电量。相反电荷的离子之间，除静电引力外，还存在外层电子之间以及原子核之间的相互排斥作用。排斥势能V排斥与r的关系为：式中：B和n为常数。因此，正负离子间的总势能为：据此，正负离子间的总势能V与r的关系可用势能曲线加以描述。第九章第一节www.themegallery.com正、负离子间的V-r关系示意图第九章第一节www.themegallery.com2、离子键的形成条件离子键形成的条件是相互作用的原子的电负性差值要较大。离子性百分比可以用来表示键的离子性与共价性的相对大小。离子键的离子性与电负性的关系见下表。χA-χB离子性百分比/%χA-χB离

3、子性百分比/%0.211.8550.442.0630.692.2700.8152.4761.0222.6821.2302.8861.4393.0891.6473.292单键离子性和两原子电负性差值(χA-χB)之间的关系（AB型化合物）第九章第一节www.themegallery.com电负性差值大于1.7，形成离子键，该化合物为离子型化合物；若差值小于1.7，则可判断它们之间主要形成共价键，该物质为共价型化合物。例如氯和钠的电负性差值为2.23，所以NaCl晶体键的离子性为71％，是典型的离子型化合物。电负性差值1.7仅是一个参考数据，它并不是离子型化合物和共

4、价型化合物的截然界线。如氟与氢的电负性差值为1.78，但H-F键仍是共价键。第九章第一节www.themegallery.com例如在氯化钠晶体中，每个Na+离子周围等距离地排列着6个离子，每个离子周围也同样等距离的排列着6个Na+离子。3、离子键的特性（1）离子键没有方向性（2）离子键没有饱和性只要空间位置许可，每个离子可以吸引尽可能多的带相反电荷的离子。在NaCl晶体中，不存在独立的氯化钠分子，NaCl只是氯化钠晶体的化学式（Na+∶=1∶1），而不是分子式。第九章第一节www.themegallery.com4、晶格能晶格能（U）可以用来衡量离子键的强度大

5、小。晶格能是指在标准状态下，使离子晶体变为气态正离子和气态负离子时所吸收的能量，单位为kJ·mol-1。晶格能可以通过玻恩（M.Born）－哈伯（F.Haber）热化学循环计算。例如，已知NaCl(s)的标准生成焓，金属钠的升华热S=108.3kJ·mol-1，Na(s)的电离能I=495.4kJ·mol-1，Cl2的解离能D=120.9kJ·mol-1，Cl的电子亲合能E=-348.5kJ·mol-1。第九章第一节www.themegallery.com各步的能量关系为：Na(S)+(1/2)Cl2(g)NaCl(s)SNa(g)Cl(g)Na+(g)+Cl-

6、(g)D/2IE第九章第一节www.themegallery.com根据盖斯定律：所以第九章第一节www.themegallery.com5、晶格能与离子型化合物物理性质的关系晶格能与离子型化合物的物理性质NaINaBrNaClSrOBaOCaOMgOBeO离子电荷11122222核间距/pm318294279277257240210165晶格能/kJ·mol-16867327863041320434763916-熔点/K9331013107421962703284330732833硬度（莫氏标准）---3.33.54.56.59.0第九章第一节www.them

7、egallery.com二、离子的特征离子的特征包括离子半径，离子电荷和离子构型。离子化合物的性质主要取决于离子这三个特征。1、离子半径核间距可以看作是相邻两个离子半径之和，即d=r++r-，如图所示。离子半径示意图第九章www.themegallery.com1926年，戈德施米特（Goldschmidt）以光学法测得的半径(133pm)和半径(132pm)为基础，计算出其它离子半径。如实验测得NaF和NaCl的核间距分别为230pm和278pm，根据d=r++r-可求得Na+和的离子半径：目前最常用的离子半径是1927年由鲍林（Pauling）从核电荷数和屏

8、蔽常数出发推算出的一套数