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1、第九章 化学键理论1第1页第1页习题P2162、3、5、8、10、15、19、22、232第2页第2页本章是化学关键 ！分子是化学反应基本单元，分子结构决定物质化学性质 白磷、红磷石墨、金刚石和C60结构与物性关系 3第3页第3页概述：化学键化学键定义Pauling：假如两个原子（或原子团）之间作用力强得足以形成足够稳定、可被化学家看作独立分子物种汇集体，它们之间就存在化学键简朴地说，化学键是指分子内部原子之间强互相作用力化学键理论能够解释化学键本质与特性分子形成、稳定性与空间构型化学键与分子物化性质间关系4第4页第4页化学键理论框架 化学键 离子键 共价键 金属键 Kossel 理论 自由电

2、子气理论 能带理论 离子极化理论 Lewis理论 当代共价键理论 VSEPR模型 价键理论（VB） 分子轨道理论（MO） 5第5页第5页9.1 离子键理论离子键形成与特点离子特性离子晶体结构6第6页第6页概述离子化合物NaCl、MgO等活泼金属和活泼非金属形成化合物熔沸点较高，硬而脆，熔融状态或水溶液能导电离子键理论1916，Kossel1. 原子发生电荷转移，形成正负离子2. 离子间通过静电引力结合7第7页第7页1. 离子键形成过程离子键形成条件原子易得失电子。普通要求 |A-B|1.7活泼金属氧化物、卤化物等nNanNa+nClnCl-ne-nNaClI1E1静电引力 NaClVrNa+

3、+ Cl8第8页第8页2. 离子键特点本质上为静电引力q，r，则离子键强度没有方向性和饱和性，只要空间允许，每个离子周围会排列尽也许多异号电荷离子键离子性与元素电负性相关当代试验表明，全部离子键都有共价成份键离子性可由元素电负性差确定即使对于离子性最强CsF，离子键也仅占有92%9第9页第9页Pauling公式：离子性=1-exp(-2/4) 离子性与元素电负性关系离子性百分数%离子性百分数%0.211.8550.442.0630.692.2700.8152.4761.0222.6821.2302.8861.4393.0891.6473.29210第10页第10页3. 晶格能定义：1mol 离

4、子晶体解离为自由气态离子时所吸取能量，符号UMX(s) = Mn+(g) + Xn-(g), UrHm作用：度量离子键强度晶体类型相同时，U与离子电荷q乘积成正比，与离子间距r成反比U大，正负离子间结合力强，相应晶体熔点高、硬度大NaINaBrNaClNaFBaOSrOCaOMgOBeO电荷111122222r(pm)318294279231277257240210165U(kJmol-1)7047477859233054322334013791-熔点(K)9341020107412662191270328873125283311第11页第11页晶格能测定Born-Haber循环试验值U=78

5、7kJmol-1Born-Lander公式计算结果U=762kJmol-1 Madelung常数对于NaCl，A=1.7475Born指数对于NaCl，n=8Na(s)+Cl2(g)NaCl(s)Na(g)Cl(g)Na+(g)Cl-(g)+H1H4H3H5=-UH2H012第12页第12页4. 离子特性离子特性电荷电子层结构离子半径离子化合物性质离子键强度正负离子性质13第13页第13页离子特性I：离子电荷等于中性原子（原子团）在形成离子过程中得到或失去电子数正离子通常由金属原子形成，常为+1、+2，最高为+3、+4，没有更高负离子通常由非金属原子或原子团构成，常为-1和-2，更高多为含氧酸

6、根离子或配离子(PO43-、Fe(CN)64-)14第14页第14页离子特性II：电子层结构简朴负离子F-、O2-都含有稀有气体电子构型正离子构型比较复杂稀有气体构型1：2电子：Li+稀有气体构型2：8电子：Na+、K+拟稀有气体构型：18电子：Cu+、Tl3+含惰性电子对构型：18+2电子：Sn2+、Bi3+不规则构型：917电子：Fe2+、Cu2+直接影响离子间互相作用力8电子构型917电子构型18、18+2电子构型周期表中靠近稀有气体主族元素离子IB、IIB、IIIA和IVA族长周期元素形成电荷数等于族号正离子ns2np6nd10IIIA、IVA和VA族长周期元素形成低价离子(n-1)s

7、2(n-1)p6(n-1)d10ns2普通过渡元素离子ns2np6nd1915第15页第15页离子特性III：离子半径严格讲，离子半径无法拟定实用定义d可用X射线衍射法测定结果是有效离子半径，即离子作用范围有三套数据，使用时必须自洽GoldschmidtPaulingShanon（推荐使用）dr+r-16第16页第16页离子半径改变规律同一主族含有相同电荷离子自上而下增大： Li+Na+K+Rb+Cs+，F-Cl-Br-I-同一元素正离子随离子电荷升高而减小：Fe3+F-Na+Mg2+Al3+相同电荷过渡元素正离子半径随原子序数增长而减小：Mn2+Fe2+Co2+Cu2+与原子半径改变规律相同

8、，有镧系收缩现象存在对角线相同规则：Li+Mg2+，Na+Ca2+17第17页第17页离子半径改变规律同主族相同电荷离子半径自上而下增大Li+Na+K+Rb+Cs+F-Cl-Br-I-同一元素正离子随离子电荷升高而减小Fe3+O2-F-Na+Mg2+Al3+同周期内相同电荷离子半径自左到右依次减小Mn2+Fe2+Co2+Cu2+18第18页第18页5. 离子晶体特性正负离子通过离子键结合每个离子周围都有若干个异电荷离子，形如NaCl是化学式，不是分子式内部格点间作用力大，普通含有较高熔沸点和硬度，但延展性差熔融状态或水溶液中存在自由离子，能够导电，但固态基本上不导电（并非所有如此）19第19页

9、第19页离子晶体类型I：CsCl型AB型离子化合物晶胞为立方体，Cl-占据顶点，Cs+占据体心 每个晶胞中含有Cs+ 和Cl-各1个Cs+和Cl-配位数都为8CsBr、CsICsClad20第20页第20页离子晶体类型II：NaCl型AB型最常见类型晶胞为立方体，Cl-占据顶点和面心，Na+占据棱心和体心，d=0.5a每个晶胞中含有Na+ 和Cl-各4个Na+和Cl-配位数都为6LiF、CsF、NaINaCl21第21页第21页AB型晶胞为立方体，S2-占据顶点和面心，Zn2+在立方体内部 每个晶胞中含有S2- 和Zn2+各4个S2-和Zn2+配位数为4ZnO、HgS离子晶体类型III：立方Z

10、nS型ZnS22第22页第22页离子晶体其它类型六方ZnSZnSFCa萤石CaF2金红石TiO2OTi23第23页第23页6. 离子半径与晶体构型关系离子半径是决定晶体构型主要原因负离子相对来说较大，正离子可当作是填充在负离子空隙中假如正离子太小，则正负离子不能较好接触；而假如正离子太大，则会在负离子空隙中暴露出来 对于各种构型，存在最佳离子半径比范围，过大或过小都因不稳定而转换构型24第24页第24页离子半径与晶体构型关系abcNaCl构型平面图r+/r-0.414r+/r-0.414时，NaCl构型能稳定存在25第25页第25页其它晶体构型26第26页第26页离子半径与晶体构型关系r+/r

11、-配位数晶体构型实例0.2250.4144ZnS型ZnO、BeO、CuCl、CuBr0.4140.7326NaCl型KCl、NaBr、CaO、BaS0.73218CsCl型CsBr、NH4Cl半径比规则对于拟定离子晶体构型很有帮助，但注意此规则并不是绝对可靠27第27页第27页补充阐明依据半径比预测晶体构型，有时会出现不一致：RbCl，r+/r-=0.82仍为NaCl型，当一个化合物半径比靠近极限值时，则也许同时存在2种构型晶体构型还与温度等相关：温度升高，配位数会下降，CsCl在高温下可转变为NaCl型只能用于离子化合物离子半径与晶体构型关系28第28页第28页9.2 共价键理论Kossel

12、理论不能解释电负性相近元素原子形成化合物29第29页第29页共价键理论基础知识：键参数基本共价键理论Lewis共用电子对理论价键理论分子空间构型理论杂化轨道理论、VSEPR模型分子轨道理论30第30页第30页i) 键参数描述化学键性质量惯用键参数键级键能键长键角键极性31第31页第31页键级定义：两个原子之间形成化学键数目分类单键：H-H重键（双键、三键）：O=O，NN特殊键：单电子键、三电子键等普通用于定性推断分子稳定性32第32页第32页键能：键解离能D定义：断开指定共价键需要能量HCl(g) = H(g) + Cl(g) D(H-Cl)=rHm可通过光谱试验或热化学循环测量键解离能D越大

13、，化学键越牢固HFHClHBrHI解离能D/kJmol-15694313692971273K分解率/%-0.0140.53333第33页第33页键能：键能E定义：分子中同种类型键平均解离能对双原子分子，键能E=键解离能DE(H-Cl)=D(H-Cl)=431kJmol-1对多原子分子，E=逐层解离能平均值H2O(g)=OH(g)+H(g) D1=498kJmol-1OH(g)=O(g)+H(g) D2=428kJmol-1H2O中O-H键能E=(D1+D2)/2=463kJmol-134第34页第34页键能常见化学键键能有手册可查，可用于定性判断化学键强度同种键在不同分子中，键能大小可能不同N

14、2O4(g)中，D(N-N)=167kJmol-1N2H4(g)中，D(N-N)=247kJmol-135第35页第35页键长定义：两个成键原子间距离可用光谱或X射线衍射法测量，简朴分子也可理论计算同种键在不同分子中，键长基本是个定值相同原子共价单键键长二分之一，即为该原子原子半径分子共价单键键长可用原子半径之和估算36第36页第36页几种键参数之间关系键级、键能、键长关系同样两个原子形成化学键，普通键级，则键长，同时键能，键牢固度键级键能E/kJmol-1键长/pmCC1345.6154C=C2602134CC3835.1120CO1357.7148C=O2798.9124CO(CO)310

15、70.3113NN1167145N=N2418125NN3941.7110普通双键键长为单键86%三键键长为单键78%键能与键级不成百分比 37第37页第37页键角定义：两个相邻化学键夹角可用光谱或X射线衍射法测量，简朴分子也可理论计算反应分子空间构型主要原因。键长键角拟定，则分子空间结构拟定OHH104o4595.8pm107o18100.8pmNHHHOCO180o38第38页第38页键极性不同原子形成化学键，电荷分布不对称，电负性大原子端带部分负电荷，电负性小原子端带部分正电荷，这么共价键有极性可依据成键原子电负性判断键级性强弱 H-HH-IH-BrH-ClH-F电负性差00.460.7

16、60.961.78极性大小无极性增强 H-HH-Cl-+离子键能够看作极性共价键极端情况39第39页第39页ii) 价键理论Lewis共用电子对理论（1916）原子间共用电子对，使得每个原子达到稳定稀有气体原子电子层结构（8电子），称为“8隅体规则”Lewis结构式电子用小黑点表示，成键电子对也可用短横表示40第40页第40页ClO3-价电子总数等于26，扣除3个单键6个电子，余下20个电子以孤对方式分派给四个原子，使它们均达到8电子构型NO+价电子总数等于10，只有形成三键，才干使得余下电子以孤对方式分派给两个原子后，两个原子同时达到8电子构型BF4-价电子总数等于32，必须在5个原子周围画

17、上16对电子32个圆点复杂体系Lewis结构式41第41页第41页Lewis结构式局限不能解释NO、NO2等含单电子化合物不能解释PCl5、SF6等富电子化合物没有解释共价键成键原理，不能阐明共价键特性有化合物结构有各种写法 42第42页第42页ii) 价键理论1927年，Heitler-London量子力学对H2计算，揭示了共价键本质1930年以来，经Pauling、Slater等推广发展，形成当代价键理论（电子配对法、VB）43第43页第43页共价键本质两个H靠近过程中，两个电子同时受到两个原子核吸引作用，同时电子间和原子核间存在排斥作用（可用库仑力描述）当两个H电子云开始重叠时，发生两种

18、情况两个电子自旋相同。由于Pauli不相容原理，两个电子不能处于同一状态 两个电子会互相回避，仿佛它们之间存在一个额外斥力（纯量子力学效应）两个电子自旋相反。上述额外斥力不存在44第44页第44页共价键本质：势能曲线电子自旋相同，体系能量始终高于两个单独存在H，不能形成化学键。称为推斥态电子自旋相反，伴随H原子靠近，体系能量下降，存在最低点，能够形成稳定化学键。称为基态H2Vr45第45页第45页共价键本质：电子云分布基态推斥态两个原子核之间出现了一个密度较大区域减少两核间正电排斥增添了两个原子核对核间概率密度较大负电荷区域吸引体系能量减少共价键本质也是电性，但不能用典型理论解释46第46页第

19、46页价键理论要点电子配对原理双方各提供自旋方向相反未成对电子，俩俩耦合组成“电子对”能量最低原理电子配对之后放出能量，形成稳定共价键最大重合原理双方原子轨道应尽也许最大程度地重合价键理论认为共价键是通过自旋相反电子配对和原子轨道最大重叠而形成，使体系达到能量最低状态47第47页第47页共价键特性 i：饱和性对每个原子而言，只能形成一定数量共价键每种元素原子能提供用于形成共价键未成对电子是一定注意：形成共价键时，原子已成对电子在一定条件下能够被激发而拆对参与成键1s2s2pC1s2s2pHH H HCH4类似，能够解释SF6、XeF2成键48第48页第48页共价键特性 ii：方向性原子轨道只有

20、沿着一定方向重叠，才干满足最大重叠原理复习：原子轨道都有一定方向原子轨道重叠部分，波函数符号必须相同共价键方向性决定了分子空间构型+-+-+-+49第49页第49页键 原子轨道“头碰头”方式沿键轴方向重叠 共价键类型s-s重叠，H2p-p重叠，Cl2s-p重叠，HCl键轴为旋转对称轴，圆柱形对称 50第50页第50页键原子轨道“肩并肩”方式重叠共价键类型p-p重叠 p-d重叠 d-d重叠通过键轴存在节面，镜面反对称 51第51页第51页键和键比较键键重叠方式头碰头肩并肩对称性绕键轴旋转对称以节面为镜面反对称重叠程度较大较小稳定性较强较弱两个原子成键时，优先成键，但只能形成一个，多重成键时其它都

21、为键52第52页第52页N2分子成键情况NN分子，共价三键1个键，2个键键键1键2xyzyz53第53页第53页共价键类型键两个原子轨道d轨道“面对面”方式重叠54第54页第54页成键原子一方提供孤对电子，另一方仅提供空轨道特殊共价键：配位键2s2pC2s2pO键 键 配位键 即使配位键形成机制与普通共价键不同，但成键之后则无法区分55第55页第55页配位键形成配位键形成条件一个原子价层有孤电子对(电子予以体)另一个原子价层有空轨道(电子接受体)2s2pNH H HNH3H+配键 56第56页第56页不局限在两个原子之间键，称为离域键，或大键形成离域键要求分子中多个原子有互相平行或靠近平行p或

22、d轨道这些轨道能量靠近参与成键电子数小于轨道数2倍普通记作nm，n中心m电子离域键特殊共价键：离域键57第57页第57页离域键离域键形成可使体系能量减少，键长缩短。比如上述几种化合物，其N-O键长均约为120pm，靠近N=O键长(117pm)58第58页第58页特殊共价键：弯曲键有时候，轨道最大值方向与键轴方向不一致，就是说，原子轨道重叠时没有达到最大重叠环丙烷C3H659第59页第59页价键理论小结价键理论解释共价键本质、特性等方面很成功原始价键理论在解释分子空间结构发生困难H2O和NH3分子键角不是90CH4正四周体空间构型分子空间结构理论60第60页第60页iii) 杂化轨道理论Paul

23、ing杂化轨道理论价键理论补充原子轨道为何需要杂化？ 什么叫做杂化？ 杂化对空间结构有什么影响？ 理论必须处理： 61第61页第61页原子成键时，能级相近原子轨道互相影响，重新组合形成新轨道杂化轨道。这个过程叫杂化杂化轨道成键能力强杂化轨道伸展方向发生改变杂化轨道理论要点2s2p2s2pHH H HCH4激发 杂化 sp3成键 62第62页第62页杂化轨道理论要点只有能量相近原子轨道才干发生杂化能够杂化：2s与2p，3s与3p，3s、3p与3d不能够杂化：1s与2s，2s与3p杂化轨道数目与杂化前原子轨道数目相同几种原子轨道参与杂化，必定形成几种杂化轨道杂化只发生在形成份子过程中杂化轨道能量之

24、和高于杂化前原子轨道能量之和形成份子时，杂化轨道生成更强共价键63第63页第63页sp杂化： 1个ns + 1个np两个sp杂化轨道成180(直线形)形状一头大一头小，用大头成键杂化轨道类型+=64第64页第64页sp杂化成键2s2p2s2p激发杂化sp成键Be + Cl2 = BeCl2sp-p类似例子尚有HgCl2、BeH2直线形分子ClBeCl65第65页第65页杂化轨道类型sp2杂化：1个ns + 2个np形成正三角形结构120BF32s2p2s2p激发 杂化 sp266第66页第66页杂化轨道类型sp3杂化：1个ns + 3个np正四周体结构10928CH4、SiF4、GeCl4等a

25、rccos(-1/3)67第67页第67页杂化轨道类型sp3d杂化1个ns + 3个np + 1个ndPCl5激发杂化3s3p3d3s3p3dsp3dd三角双锥构型90120直立位平伏位68第68页第68页杂化轨道类型sp3d2杂化1个ns + 3个np + 2个ndSF6正八面体构型9069第69页第69页等性杂化和不等性杂化等性杂化各杂化轨道成份相同，能量相等不等性杂化各杂化轨道成份不相同，能量不相等1. 中心原子包含孤对电子。NH3、H2O2. 多个不同原子其它参加成键。CHCl3此时键角会偏离等性杂化预期值70第70页第70页不等性杂化：H2O2s2psp3不等性杂化 孤电子对占据 参

26、与成键电子占据 孤对电子对成键电子存在排斥作用，使得键角减小10928 1044571第71页第71页不等性杂化：CH3Cl2s2psp3不等性杂化与H成键与Cl成键 10928 LP-BP BP-BP重键 单键82第82页第82页分子空间构型 iiNH3BP=3，VP=4，LP=1拟定基本构型：四周体形拟定孤电子对占据位置：任意一个顶点最后止果：三角锥形SnCl2BP=2，VP=3，LP=1基本构型：三角形，孤电子对占据一个顶点最后止果：V形83第83页第83页分子空间构型 iiSF4BP=4，VP=5，LP=1基本构型：三角双锥拟定孤电子对位置：最后止果：变形四周体提醒：对于三角双锥形而言

27、，平伏位受推斥作用较小，优先被孤对电子占据84第84页第84页分子空间构型：结果汇总VPBPLP电子正确分布空间构型实例220直线形CO2、BeCl2330平面三角形BCl3、SO3、 NO32- 、CO32-21V形PbCl2、SO2、O3、NO285第85页第85页分子空间构型：结果汇总VPBPLP电子正确分布空间构型实例440四周体形SiCl4、PO43-、SO42-、NH4+31三角锥形NH3、PF3、H3O+、 SO32-22V形H2O、SCl286第86页第86页分子空间构型：结果汇总VPBPLP电子正确分布空间构型实例550三角双锥形PCl5、AsF541变形四周体形SF4、Te

28、Cl432T形ClF323直线形XeF2、I3-孤对电子优先占据平伏位87第87页第87页分子空间构型：结果汇总VPBPLP电子正确分布空间构型实例660八面体形SF6、H5IO6、SiF64-51四角锥形四方锥形ClF542正方形XeF4第二对孤对电子优先占据对位88第88页第88页分子空间构型判断补充键不改变分子基本构型分子中有键时，键应排在相称于孤对电子位置VSEPR模型只能定性预测分子基本构型，不能给出定量结果若中心原子是过渡金属，VSEPR模型不合用XeO2F289第89页第89页预测键角相对大小孤对电子越多，键角越小：H2ONH3CH4分子中有键则相应键角增大。CH2O、COCl2

29、若A相同，X电负性越大，相应键角越小 PF3PCl3PBr3键角97.8100.3101.5若X相同，A电负性越大，键角越大NH3PH3AsH3键角107.393.391.8请大家自己思考90第90页第90页价键理论杂化轨道理论VSEPR模型91第91页第91页v) 分子轨道理论（MO）价键理论困境抓住了形成共价键主要原因，模型直观只能处理基态情况，对激发态无能为力只能定性、半定量，不能定量计算对复杂分子，尤其是有机分子结构不能阐明不能解释有些简朴分子形成O2、H2+、He2+ 新理论！Millikan - Hund92第92页第92页分子轨道理论要点电子属于整个分子，在整个分子范围内运动，其

30、运动状态称为分子轨道共价键形成是由于电子取得更大运动空间，造成能量下降分子轨道由原子轨道线性组合而成成键三原则能量相近原则最大重叠原则对称性匹配原则决定能否成键决定成键效果1 = c1A + c2B2 = c1A - c2B93第93页第93页分子轨道类型：s-s注意：原子轨道组合成份子轨道，不要与杂化轨道理论中杂化混淆！ s s反键轨道s*成键轨道s能量94第94页第94页分子轨道类型：s-psp反键轨道sp*成键轨道sp能量95第95页第95页分子轨道类型：p-ppxpx反键轨道p*成键轨道ppypy反键轨道p*成键轨道p96第96页第96页分子轨道处理办法拟定分子轨道数目和能级，以及可用

31、电子数按规则将电子填入分子轨道，像写原子电子组态那样写出分子电子组态Pauli不相容原理能量最低原理Hund规则97第97页第97页同核双原子分子轨道能级图98第98页第98页同核双原子分子轨道能级图能级差较大1s2s2p1s2s2p原子轨道 分子轨道 原子轨道能量升高*1s1s*2s2s2p2p*2p*2p能级差较小1s2s2p1s2s2p原子轨道 分子轨道 原子轨道*1s1s*2s2s2p2p*2p*2pO2和F2分子轨道能级其它分子轨道能级99第99页第99页分子轨道法应用H2形成份子后，电子填入1s分子轨道，能量低于原1s轨道，从而形成化学键分子轨道式(1s)2能量升高*1s1s1s1

32、s100第100页第100页分子轨道法应用N2能量升高*1s1s*2s2s2py2pz2px*2py*2pz*2px1s2s2p1s2s2p(1s)2 (*1s)2(2s)2 (*2s)2(2py)2 (2pz)2 (2px)2KK (2s)2 (*2s)2(2py)2 (2pz)2 (2px)2对成键不起作用实际对成键起作用，2个键和1个键结果与价键理论大体相同内层电子，对成键事实上不起作用，能够KK代表101第101页第101页分子轨道理论威力：O2O2迷惑按价键理论，O=O。所有电子都已配对试验证实，O2分子含有顺磁性，分子中存在2个未成对电子分子轨道处理法*2s2s2py2pz2px*

33、2py*2pz*2px三电子键102第102页第102页物质磁性物质在非均匀磁场中表现不同反磁性物质，电子完全配对。也称为抗磁性或逆磁性顺磁性物质，向着磁场较强方向运动。含有未成对电子103第103页第103页分子轨道理论中特殊键型*1s1s*1s1sH2+：单电子键，HH+He2+：三电子键，HeHe+104第104页第104页分子轨道理论中特殊键型B2：2个单电子键 *1s1s*2s2s2py2pz2px*2py*2pz*2px1s2s2p1s2s2pBB105第105页第105页*1s1s分子轨道理论中键级N23O22H21H2+0.5He2+0.5He20不能稳定存在106第106页第

34、106页异核双原子分子CO：能级顺序类似于N2NO：能级顺序类似于O2HF请大家自行完毕 21s2pHF1 232s1107第107页第107页1(成键)5p2pXeF2(非键)3(反键)F多原子分子体系XeF2108第108页第108页分子轨道理论与价键理论比较+109第109页第109页分子轨道理论与价键理论比较价键理论简明直观，价键概念突出在描述分子几何构型方面有独到之处，容易掌握认为只有配对才干成键，应用范围窄对许多分子结构和性能不能予以确切解释分子轨道理论把电子分布统筹安排，使分子含有整体性成键条件放宽，有单电子键，应用范围宽概念不明确，计算办法复杂，不易利用和掌握在描述分子几何构型

35、方面不够直观110第110页第110页9.3 金属晶体与金属键理论111第111页第111页金属晶体周期表中4/5 元素为金属元素，除Hg外，其它金属室温下均为晶体观测表明，金属晶体中每个原子被812个相邻原子包围它们中间化学键是什么呢？电子数量太少，不足以形成足够共价键不也许形成离子键112第112页第112页金属键理论：改性共价键理论自由电子在金属中，价电子脱离原子束缚，能够自由地从一个原子跑向另一个原子金属键自由电子把金属离子“粘合”在一起金属键特点金属光泽，导电、导热，延展性好 自由电子没有方向性和饱和性113第113页第113页金属键理论：能带理论分子轨道理论办法离域电子所有电子属于

36、金属晶体，或说为整个金属大分子所共有，不再属于哪个原子分子轨道形成能带金属晶格中原子密集，构成许多分子轨道，并且相邻分子轨道间能量差很小，以致形成“能带”能带可当作是紧密堆积金属原子电子能级发生重叠114第114页第114页能带形成Li2s2Li4Li8Li2nLi2s能带n个满轨道n个空轨道115第115页第115页能带特点和分类能带包括能量范围较大，能带内内各相邻轨道能级差很小分类：满带、导带、空带、禁带能带能够发生交叠满带不满，空带不空依据能带结构能够决定材料是导体、半导体或绝缘体Li能带1s2s2pBe能带2s2p116第116页第116页固体依据能带理论分类能隙较大能隙较小金属met

37、al绝缘体insulator半导体semiconductor117第117页第117页金属键强度金属性质改变范围很大熔点：Hg 234K，W 3683K硬度：Cs 0.2，Cr 9金属升华能S（原子气化热、原子化热）IA和IIB金属S值较小，VBVIII金属S很大S小其熔点低，质地软；反之则熔点高，硬度大118第118页第118页金属晶体金属原子(阳离子)通过金属间结合而成晶体通常可看作等径圆球紧密堆积，每个金属原子配位数较大(812)堆积方式空间利用率金属配位数体心立方68%IA、Cr、W、Fe8面心立方密堆积74%IB、Ni、Pd、Pt12六方密堆积74%IIIB、Cd、Co12119第1

38、19页第119页9.4 分子间互相作用120第120页第120页分子内原子强烈互相作用化学键分子间互相作用？分子间作用力van der Waals力宏观晶体建筑物原子砖块沙石分子预制件分子间作用力普通比化学键小12个量级，但对物质宏观物性有着举足轻重影响分子间作用力121第121页第121页分子间作用力van der Waals研究实际气体状态方程时提出，物质分子间还存在互相作用力分子间力作用力是决定物质沸点、熔点气化热，熔化热溶解度、表面张力、粘度等性质主要原因分子间作用力产生本源？122第122页第122页1. 分子极性共价键极性：成键原子电负性不同极性量度：偶极矩定义：正负电荷中心间距与

39、电荷量乘积 = ql，单位Cm或D(1D=3.3310-30Cm)是矢量，由正电荷中心指向负电荷中心分子等于各极性键之矢量和注意：分子极性除了与共价键极性相关以外，还与分子构型相关可据此推断分子构型注意，偶极矩概念来自于物理，化学上也使用，但关于方向要求正好与物理相反+2-NHHH=1.66DBFFF=0CO2：=0，直线形分子SO2： =1.6D，V形分子- +极性分子固有偶极(永久偶极)非极性分子123第123页第123页电场下作用下分子极化非极性分子正负电荷分离，分子出现极性（诱导）诱导作用，诱导偶极矩电场一旦撤消，诱导偶极矩马上消失极性分子在电场作用下发生转动，排列整洁（取向）同样发生

40、诱导作用，产生诱导偶极矩，极性增大电场撤消，诱导偶极矩消失，但固有偶极不变分子极化作用对分子间力产生至关主要 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +124第124页第124页2. 分子间作用力统称van der Waals力取向力(Keeson force)诱导力(Debye force) 色散力(London force)总特点永远存在于分子或离子间吸引力没有方向性和饱和性作用范围只有几百个pm作用能比化学键小12个数量级125第125页第125页取向力极性分子靠近时，因各自电场互相作用而取向，进而发生静电吸引取向力影响原因分子固有偶极矩： 2温度T： T-1分子间距r： r-6取向力只发生在极性分子-极性分子之间 + + + + + + + + + + + + + +126第126页第126页诱导力非极性分子靠近极性分子时，受其电场作用而被极化，产生诱导偶极矩，进而与极性