内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第7章化学键理论概述ppt课件.ppt

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1、第7章化学键理论概述前面我们已经掌握了原子的结构。那么原子又是以怎样的方式形成分子，形成分子以后分子的化学键、空间构型与分子的基本性质有何关系？这就是本章所要讨论的问题。因为只有了解了分子的结构才能了解分子的基本性质。本章研究问题的思路：①原子—原子之间的相互作用即化学键。②原子—原子之间相对位置即分子的空间构型。③化学键、分子的空间构型与物质之间的物理性质、化学性质之关系，即结构决定性质。PaulingL在《TheNatureofTheChemicalBond》中提出了用得最广泛的化学键定义：如果两个原子（或原子团）之间的作用力强的得以形成足够稳定的、可被化学家看作独

2、立分子物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单地说，化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力。不同的外在性质反映了不同的内部结构各自内部的结合力不同已明确了的化学键类型1.电价键：由正负离子构成。包括离子键；电价配键；离子配键；离子偶极配键。2.共价键：由共用电子对构成。①双原子共价键：极性键；非极性键；电子对键（单、双、叁键）；共价配键；三电子键（如O2）；单电子键（如H2+）。②多原子共价键：共轭（离域）π键；多中心键。③由一方原子提供电子对构成的化学键，称配位键。3.金属键：由金属原子、离子、自由电子构成的多中心共轭（离域）系统。第七章化学键与分子结构§1离子键理

3、论1916年德国科学家Kossel(科塞尔)提出离子键理论。1-1离子键的形成1.形成过程以NaCl为例。第一步电子转移形成离子：Na－e——Na+，Cl+e——Cl－第二步靠静电吸引，形成化学键。相应的电子构型变化：2s22p63s1——2s22p6，3s23p5——3s23p6形成Ne和Ar的稀有气体原子的结构，形成稳定离子。横坐标核间距r；纵坐标体系的势能V。纵坐标的零点当r无穷大时，即两核之间无限远时的势能。下面来考察Na+和Cl－彼此接近的过程中，势能V的变化。体系的势能与核间距之间的关系如图所示：V0Vr0r0r图中可见：r>r0，当r减小时，正负离子靠静电

4、相互吸引，势能V减小，体系趋于稳定。r=r0，V有极小值，此时体系最稳定，表明形成离子键。2.离子键的形成条件(1)元素的电负性差比较大X>1.7，发生电子转移，形成离子键；X<1.7，不发生电子转移，形成共价键。但离子键和共价键之间，并非可以截然区分的。可将离子键视为极性共价键的一个极端，而另一极端则为非极性共价键。因此，离子相互吸引，保持一定距离时，体系最稳定。这就意味着形成了离子键。r0和键长有关，而V和键能有关。V0Vr

5、子键化合物中不存在百分之百的离子键，即使是NaF的化学键，其中也有共价键的成分。即除离子间靠静电相互吸引外，尚有共用电子对的作用。X>1.7，实际上是指离子键的成分大于50%。(2)易形成稳定离子Na+2s22p6，Cl－3s23p6，达到稀有气体式稳定结构。Ag+4d10，Zn2+3d10，d轨道全充满的稳定结构。只转移少数的电子，就达到稳定结构。而C和Si原子的电子结构为s2p2，要失去或得到4e，才能形成稳定离子，比较困难。所以一般不形成离子键。如(3)形成离子键时释放能量多Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s)H=－410.9kJ·mol－1在形成离

6、子键时，以放热的形式，释放较多的能量。CCl4、SiF4等，均为共价化合物。1-2离子键的特征1.作用力的实质是静电引力q1，q2分别为正负离子所带电量，r为正负离子的核间距离。2.离子键无方向性和饱和性与任何方向的电性不同的离子相吸引，所以无方向性；且只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。学习了共价键以后，会加深对这个问题的理解。1.3离子键的强度1.键能和晶格能键能（以NaCl为例）1mol气态NaCl分子，离解成气体原子时，所吸收的能量，用Ei表示。NaCl(g)=Na(g)+Cl(g)H=Ei键能Ei越大，表示离子键越强。晶格能气态的正负离子，结合成1m

7、olNaCl晶体时，放出的能量，用U表示。Na+(g)+Cl－(g)=NaCl(s)H=－U晶格能U越大，则形成离子键得到离子晶体时放出的能量越多，离子键越强。键能和晶格能，均能表示离子键的强度，而且大小关系一致。晶格能比较常用。2.玻恩－哈伯循环(Born－HaberCirculation)Born和Haber设计了一个热力学循环过程，从已知的热力学数据出发，计算晶格能。具体如下：Na(g)H1Na+(g)H3Na(s)+1/2Cl2(g)NaCl(s)H6H1=S=108.8kJ·mol－1，Na(s)的升华热S；H2=1