第四章分子结构

1、第七章分子结构第七章分子结构 7.1 离子键离子键 7.2 共价键共价键 7.3 轨道杂化理论轨道杂化理论 7.4 分子的极性和分子间力分子的极性和分子间力 7.5 氢键氢键 一、离子键理论的基本要点一、离子键理论的基本要点二、决定离子型化合物性质的因素二、决定离子型化合物性质的因素三、晶格能三、晶格能 正、负离子正、负离子之间由于静电引力相之间由于静电引力相互吸引，当它们充分接近时，原子核互吸引，当它们充分接近时，原子核之间及电子之间的排斥作用增大，当之间及电子之间的排斥作用增大，当正、负离子之间吸引作用和排斥作用正、负离子之间吸引作用和排斥作用达到平衡时，系统的能量降到最低，达到平衡时，系

2、统的能量降到最低，正、负离子间形成稳定的化学键。这正、负离子间形成稳定的化学键。这种通过正、负离子间的静电作用而形种通过正、负离子间的静电作用而形成的化学键称为成的化学键称为离子键离子键 。离子键主要特征离子键主要特征是没有是没有方向性方向性和和饱和性饱和性。 由于离子的电荷分布是球形对称的，它由于离子的电荷分布是球形对称的，它在空间各个方向与带相反电荷的离子的静电在空间各个方向与带相反电荷的离子的静电作用是相同的，并不存在某一方向吸引力更作用是相同的，并不存在某一方向吸引力更大的问题，因此大的问题，因此离子键没有方向性。离子键没有方向性。 只要空间条件允许，每一个离子可以吸只要空间条件允许，

3、每一个离子可以吸引尽可能多的带相反电荷的离子，并不受离引尽可能多的带相反电荷的离子，并不受离子本身所带电荷的限制，因此子本身所带电荷的限制，因此离子键也没有离子键也没有饱和性。饱和性。 NaCl 晶体示意图晶体示意图 所谓所谓离子半径离子半径，是根据离子晶体中正、负离，是根据离子晶体中正、负离子的核间距测出的，并假定正、负离子的平衡核子的核间距测出的，并假定正、负离子的平衡核间距为阴、阳离子的半径之和。离子半径可用间距为阴、阳离子的半径之和。离子半径可用X X 射射线衍射法测定。线衍射法测定。 离子半径具有如下规律：离子半径具有如下规律： （1 1）同一种元素的负离子半径大于原子半径而）同一种

4、元素的负离子半径大于原子半径而正离子半径小于原子半径，且正电荷越多，半径正离子半径小于原子半径，且正电荷越多，半径越小。例如：越小。例如：( (一）一）离子半径离子半径32(F)(F)(Fe )(Fe )(Fe)rrrrr （2 2）同一周期电子层结构相同的正离子同一周期电子层结构相同的正离子的半径，随离子电荷增加而减小；而负离子的半径，随离子电荷增加而减小；而负离子的半径随离子电荷增加而增大。例如的半径随离子电荷增加而增大。例如: : +3+2(Na ) (Mg ) (Al )(F )诱导力诱导力4.4.分子间力的特点分子间力的特点: : 定向力、诱导力和色散定向力、诱导力和色散力统称范德华

5、力力统称范德华力:5.分子间力对物质物理性质的影响分子间力对物质物理性质的影响:He Ne Ar Ke Xe分子量分子量 色散作用色散作用分子间力分子间力沸点熔点沸点熔点水中溶解度水中溶解度小小大大低低高高小小小小小小小小大大大大大大大大例题：室温下例题：室温下F2和和Cl2为气体，为气体，Br2为液体，为液体，而而I2为固体为固体,为什么？为什么？ 因为因为 F2、Cl2、Br2和和I2都是非极性分都是非极性分子存在色散力的作用，色散力随分子量增子存在色散力的作用，色散力随分子量增大而增强，所以大而增强，所以F2、Cl2、Br2、I2分子间分子间色散力逐渐增大，溶沸点随分子量增大而色散力逐渐

6、增大，溶沸点随分子量增大而依次升高，因此室温下依次升高，因此室温下F2和和Cl2为气体，为气体，Br2为液体，而为液体，而I2为固体。为固体。 第五节第五节 氢氢 键键一、氢键的概念二、氢键的种类三、氢键的特点 当当H原子与电负性很大、半径很小的原原子与电负性很大、半径很小的原子子X以共价键结合为分子时，由于成键电子以共价键结合为分子时，由于成键电子强烈地偏向强烈地偏向X原子，使原子，使H原子几乎成为原子几乎成为“赤赤裸裸”的质子而具有较大的正电荷场强。因的质子而具有较大的正电荷场强。因而这个而这个H原子可与另一个电负性大、半径小原子可与另一个电负性大、半径小的的Y原子产生定向吸引作用，形成原

7、子产生定向吸引作用，形成XHY结构，其中结构，其中H原子与原子与Y原子间的作用力称为原子间的作用力称为氢键。氢键。 在在X XHYHY中，中，实线表示共价健，虚线表示实线表示共价健，虚线表示氢氢键。键。X X和和Y Y它们可以是同种原子，也可以是不同种它们可以是同种原子，也可以是不同种的原子的原子。如：如：F FHFHF或或N NH OH O 形成氢键的两个条件形成氢键的两个条件: 1.与电负性大且与电负性大且 r 小的原子小的原子(F, O, N)相连的相连的 H ; 2. 在附近要有一个电负性很大在附近要有一个电负性很大,含有孤对电子含有孤对电子, 半径小半径小的原子的原子(F, O, N

8、)。 氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两种类氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两种类型。一个分子的型。一个分子的 键与另一个分子中的键与另一个分子中的Y Y原子原子形成的氢键称为形成的氢键称为分子间氢键分子间氢键； 一个分子的一个分子的键与该分子内的键与该分子内的Y Y原子形成的氢键称为原子形成的氢键称为分子内氢键分子内氢键。X H X H 硝基苯酚硝基苯酚1.饱和性和方向性饱和性和方向性由于由于 H 的体积小的体积小, 1 个个 H 只能形成一个氢只能形成一个氢键键.由于由于 H 的两侧电负性极大的原子的负电排斥的两侧电负性极大的原子的负电排斥, 使两个原子在使两个原子在 H 两侧呈直线排列两

9、侧呈直线排列.2.氢键的强度氢键的强度介于化学键和分子间作用力之间介于化学键和分子间作用力之间,氢键的强氢键的强弱与弱与X和和Y元素原子元素原子原子半径和电负性有关原子半径和电负性有关.3.氢键对于物质性质的影响氢键对于物质性质的影响分子间存在氢键时分子间存在氢键时, 大大地影响了分子间的结合大大地影响了分子间的结合力力, 故物质的熔点、沸点将升高故物质的熔点、沸点将升高. HF、HCl、HBr、HI , 从范德华力考虑从范德华力考虑, 半径依半径依次增大次增大, 色散力增加色散力增加,熔沸点高熔沸点高, 故熔点沸点为故熔点沸点为 HI HBr HCl, 但由于但由于 HF 分子间有氢键，故分子间有氢键，故 HF 的熔沸的熔沸点在这里最高点在这里最高, 破坏了从左到右熔沸点升高的规律破坏了从左到右熔沸点升高的规律. H2O, NH3 由于氢键的存在由于氢键的存在, 在同族氢化物中熔沸点亦在同族氢化物中熔沸点亦是最高。是最高。H2O 和和 HF 的分子间氢键很强的分子间氢键很强, 以致于分子发生以致于分子发生缔合缔合, 以以(H2O)2、 (H2O)3、(HF)2、(HF)3 形式存在形式存在, 而而 (H2O)2 排列最紧密排列最紧密, 4时时, (H2