化学键与分子结构PPT

关于化学键与分子结构PPT第1页，共22页，2023年，2月20日，星期三※分子是保持物质性质的最小单位。※分子的性质除取决于分子的化学组成外,还取决于分子的结构—原子间的化学键及分子的空间构型。

※分子或晶体中相邻原子之间的强烈作用力叫做化学键。※化学键主要有离子键、共价键和金属键三种基本类型。※分子之间存在着分子间力。它们对物质的性质都有较大影响。

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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）之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体，它们之间就存在化学键。

简单地说：化学键是指分子或晶体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第3页，共22页，2023年，2月20日，星期三已明确了的化学键类型化学键共价键金属键离子配键离子偶极配键离子键电价配键配键双原子共价键多原子共价键电子对键（单、双、叁键）单电子键三电子键共轭π

键多中心键极性键共价配键非极性键电价键第4页，共22页，2023年，2月20日，星期三化学键理论总体框架图路易斯理论现代共价键理论（量子力学）（1927年）

价键理论（VB法）价层电子对互斥理论轨道杂化理论分子轨道理论现代价键理论离子键理论共价键理论化学键理论（X）（?）第5页，共22页，2023年，2月20日，星期三348.76.1离子键与离子晶体（Ionicbondtheory）

（1）离子键理论要点形成条件：△X=XA–XB≥1.7形成化学键-786.5kJ·mol-1

6.1.1离子键的形成1913年德国科学家Kossel(柯塞尔)提出离子键理论第6页，共22页，2023年，2月20日，星期三

极性增大非极性共价键极性共价键离子键

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%。第7页，共22页，2023年，2月20日，星期三（2）晶格能(latticeenergy)◆

意义衡量离子键的强度。◆定义

气态阳离子与气态阴离子结合成1mol固体离子化合物时所放出的能量，以符号U表示。单位：KJ·mol-1M+(g)+X-(g)MX(S)◆影响因素

晶格能的大小与元素的电离能、电子亲合能、离子化合物的摩尔生成焓等有关。第8页，共22页，2023年，2月20日，星期三

晶格能可以通过各种方法计算得到（本课程不要求），最常用的有以下几种方法：●玻恩-哈勃循环●玻恩-兰达公式●水合能循环法键能

：（以NaCl为例）

1mol气态NaCl，离解成气态原子时，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。键能和晶格能，均能表示离子键的强度，但晶格能比较常用。

第9页，共22页，2023年，2月20日，星期三●本质是静电引力●没有方向性和饱和性

NaClCsCl6.1.2离子键的特点第10页，共22页，2023年，2月20日，星期三

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。第11页，共22页，2023年，2月20日，星期三1.离子电荷(charge)6.1.3离子键的特征离子键的强度正、负离子的性质离子化合物的性质取决于取决于◆正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于中性原子失去电子数目。◆负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于中性原子获得电子的数目;出现在离子晶体中的负离子还可以是多原子离子。◆离子所带电荷是影响离子键强度的重要因素，当离子半径相近时，离子电荷越高，对带相反电荷离子的吸引力越强，离子键的强度就越大，形成离子型化合物的熔点也越高。第12页，共22页，2023年，2月20日，星期三2.离子的电子构型(electronicconfiguration)分类构型通式阳离子无电子型H+2电子型(n-1)s2Li+,Be2+8电子型(n-1)s2(n-1)p6Na+,Ca2+9→17电子型(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d1-9Cu2+18电子型(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10Cu+,Zn2+18+2电子型(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns2Sn2+,Pb2+第13页，共22页，2023年，2月20日，星期三3.离子半径(radius)◆严格讲，离子半径无法确定（电子云无明确边界）◆核间距（nuclearseparation）的一半

离子半径对离子的强度有较大的影响，一般说来，当离子所带电荷相同时，离子的半径越小，阴、阳离子之间的吸引力就越大，离子键的强度也越大。Na+Cl

-2r第14页，共22页，2023年，2月20日，星期三

（1）同一种元素的阴离子半径大于原子半径而阳离子半径小于原子半径，且正电荷越多，半径越小。如：

（2）同一周期电子层结构相同的阳离子的半径，随离子电荷增加而减小；而阴离子的半径随离子电荷增加而增大。如:

（3）同一主族元素的电荷相同的离子的半径，随电子层数增加而增大。如:Mg2+第15页，共22页，2023年，2月20日，星期三6.2共价键的价键理论

Conceptofthecovalentbondtheory1916年，美国科学家Lewis提出共价键理论。

认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势，求得本身的稳定。而达到这种结构，可以不通过电子转移形成离子和离子键来完成，而是通过共用电子对来实现。分子的稳定性是因为共享电子对服从“八隅律”(octetrule)。第16页，共22页，2023年，2月20日，星期三第17页，共22页，2023年，2月20日，星期三Lewis的贡献：提出了一种不同于离子键的新的键型，

解释了X比较小的元素之间原子的成键事实。共价键：原子间通过共用电子对而形成的化学键共用电子对——共价键共价单键singlecovalentbond共价双键doublecovalentbond共价叁价triplecovalentbond第18页，共22页，2023年，2月20日，星期三Lewis没有说明共价键的实质，所以适应性不强。在解释BCl3，PCl5，SF6等其中的原子未全部达到稀有

气体结构的分子时，遇到困难。

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1927年，Heitler和London用量子力学处理H2分子的形成，得到氢分子形成过程中能量与核间距之间的关系曲线，解决了两个氢原子之间化学键的本质问题。

提出价键理论(ValenceBondTheory，VB法)

1931年，Pauling等人进一步发展了VB法提出轨道杂化理论，合理解释了分子的空间构型。进而使共价键理论从经典的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论。第20页，共22页，2023年，2月20日，星期三6.2.1