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文档简介
化学键和分子结构第一页,共一百零八页,2022年,8月28日为什么要讨论分子的内部结构?分子的内部结构包含哪些内容?1)分子中原子间的相互作用,即化学键问题;2)分子或晶体的空间构型;3)分子与分子之间的相互作用;4)分子结构与物质性质的关系。什么是化学键?元素的原子之间为什么能化合?化学键——分子或晶体中原子间的强相互作用。(>40kJ·mol-1)离子键共价键金属键离子键第二页,共一百零八页,2022年,8月28日§9.1离子键理论§9.1.1离子键的形成§9.1.2离子键的特点§9.1.3离子的特征§9.1.4离子晶体§9.1.5晶格能第三页,共一百零八页,2022年,8月28日§9.1.1离子键的形成离子键理论:(1916年柯塞尔提出)1)当活泼金属的原子与活泼的非金属原子相互化合时,均有通过得失电子而达到稳定电子构型的倾向;2)原子间发生电子转移而形成具有稳定结构的正负离子,正负离子之间依靠静电作用相互吸引,形成离子键。例如,NaCl的形成离子键第四页,共一百零八页,2022年,8月28日结论:★原子间发生电子转移形成的正负离子依靠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叫做离子型化合物;
★离子键形成的条件:电负性差较大。1、离子键的本质是静电作用;2、离子键没有方向性;3、离子键没有饱和性;4、键的离子性与元素的电负性有关。通常两原子间电负性差时,形成离子键时,形成共价键§9.1.2离子键的特点离子的特征第五页,共一百零八页,2022年,8月28日◆离子的电荷
——相应原子的得失电子数ⅠAⅡAⅦA◆离子的电子层构型2电子构型:最外层为2个电子;如8电子构型:最外层为8个电子;如③18电子构型:最外层为18个电子;如§9.1.3离子的特征END第六页,共一百零八页,2022年,8月28日④9-17电子构型:最外层为9—17个电子;⑤(18+2)电子构型:次外层18个电子,最外层2个电子;◆离子半径核间距:离子半径的变化规律:1)同一周期的主族元素正离子电荷数越大,半径越小,负离子电荷数越小,半径越小,2)同一主族,上→下,相同电荷离子半径随周期数↑而↑END第七页,共一百零八页,2022年,8月28日3)同一元素形成多种不同电荷离子时4)负离子半径>原子半径;正离子半径<原子半径5)周期表中相邻族左上方与右下方对角线上的正离子半径相似离子晶体第八页,共一百零八页,2022年,8月28日
●离子晶体——正、负离子通过离子键结合而成的晶体
●有关术语:结点、晶格、晶胞(1)离子晶体的特性:
1)晶格结点上的粒子:正离子、负离子
2)粒子间的作用力:静电引力即离子键
3)晶体的一般性质:溶、熔时能导电;熔、沸点较高,硬度较大;比较脆、延展性差。(2)离子晶体的类型
AB型离子化合物的典型晶体结构类型
CsCl型
NaCl型ZnS型
晶胞形状立方体立方体立方体
晶格类型简单立方晶格面心立方晶格面心立方晶格
配位数
864
实例
CsBr,CsINaCl、KCl、KIBeO、BeSTlCl等LiF、CsF、MgOZnS、ZnO、HgONaBr、NaI等§9.1.4离子晶体图第九页,共一百零八页,2022年,8月28日三种典型的离子晶体NaCl型晶胞中离子的个数:晶格:面心立方配位比:6:6(红球-Na+,
绿球-Cl-)END第十页,共一百零八页,2022年,8月28日CsCl型晶胞中离子的个数:(红球-Cs+,
绿球-Cl-)晶格:简单立方配位比:8:8END第十一页,共一百零八页,2022年,8月28日晶胞中离子的个数:ZnS型(立方型)晶格:面心立方(红球-Zn2+,
绿球-S2-)配位比:4:4晶格能第十二页,共一百零八页,2022年,8月28日(1)晶格能
相互远离的气态正离子和气态负离子结合成
1mol离子晶体时所释放的能量。以“U”表示。单位:kJ·moL-1§9.1.5晶格能实验测定第十三页,共一百零八页,2022年,8月28日(2)实验测定(间接法)以NaCl(S)为例说明离子晶体形成过程的能量关系。玻恩—哈伯循环如下
Born-Haber据盖斯定律:写出KBr(s)的Born-Haber循环图及U计算式?END第十四页,共一百零八页,2022年,8月28日Born-Haber循环K(g)Br(g)U-+KBr(s)+升华焓电离能气化热电子亲和能影响因素第十五页,共一百零八页,2022年,8月28日影响晶格能的因素:①离子的电荷(晶体类型相同时)②离子的半径(晶体类型相同时)③晶体的结构类型④离子电子层结构类型Z↑,U↑例:U(NaCl)<U(MgO)R↑,U↓例:U(MgO)>U(CaO)表晶格能对物理性质的影响?born-Landé公式(理论计算公式)
请查阅《无机化学》(大连理工大编P302)第十六页,共一百零八页,2022年,8月28日
离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶格能大,相应表现为熔点高、硬度大等性能。晶格能对离子晶体物理性质的影响:第十七页,共一百零八页,2022年,8月28日(3)U与离子晶体的性质离子电荷高,正、负离子核间距小→离子键强→
U高→熔、沸点高、硬度大如:BaOSrOCaOMgOBeO核间距小↓U↑熔点↑硬度↑NaINaBrNaClNaF核间距小↓U↑熔点↑共价键第十八页,共一百零八页,2022年,8月28日§9.2共价键理论§
价键理论
键参数与分子的性质
分子轨道理论*
价层电子对互斥理论
杂化轨道理论
分子晶体和原子晶体第十九页,共一百零八页,2022年,8月28日9.2.1.1共价键的形成与本质§
价键理论(VB法)END[引言]1916年,[美]化学家路易斯提出共价键理论,说明分子的形成。如,H2;HCl;但有局限:1)某些分子的中心原子最外层电子数不是稀有气体结构;但仍能稳定存在;如,BF3;SF6;PCl5;2)不能解释共价键的特性(方向性、饱和性等);3)不能解释单电子键H2+和O2的磁性;4)不能阐明电子共用的本质。1927年海特勒和伦敦把量子力学应用于分子结构,获得成功;后由鲍林等人发展形成了现代价键理论、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论;1932年[美]密立根和[德]洪特提出MO理论。第二十页,共一百零八页,2022年,8月28日1.量子力学处理H2分子的结果
两个氢原子电子自旋方式相反,靠近、重叠,核间形成一个电子几率密度较大的区域。系统能量降低,形成氢分子。
核间距R0为74pm﹤2×53pm。
共价键的本质——原子轨道重叠,核间电子几率密度大吸引原子核而成健,本质上是电性的。?为什么自旋相反的单电子能配对成键??基态分子中核间电子云能密集?(P144)VB法要点第二十一页,共一百零八页,2022年,8月28日2.价键理论基本要点与共价键的特点价键理论基本要点:(P145)●能量最低原理:自旋相反的未成对电子配对成键后放出能量,使体系量降低。放出能量越多,键越稳定。●电子配对原理:两原子接近时,自旋相反的未成对电子可以配对形成共价键(形成条件)●原子轨道最大重叠原理:原子轨道尽可能按最大程度重叠,轨道重叠越多,电子在核间的几率密度越大,健越牢,分子越稳定。共价键的特点第二十二页,共一百零八页,2022年,8月28日共价键的特点:◆方向性:原子间总是尽可能沿原子轨道的最大重叠方向成键◆饱和性:一个原子有几个未成对电子就只能与几个自旋相反的未成对电子配对成键。HClHOHNN键型◆共价键的本质是电性的两核对共用电子对形成的负电区域的吸引。◆共用电子对并非仅存在于两个核之间。第二十三页,共一百零八页,2022年,8月28日1.σ键:
原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。9.2.1.2共价键的键型如,N2分子
重叠部分沿键轴呈圆柱形对称,具有σ对称性。图第二十四页,共一百零八页,2022年,8月28日+-+-xx++--zz头碰头肩并肩第二十五页,共一百零八页,2022年,8月28日2.π键:
两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠(肩并肩)。
重叠部分对通过键轴的平面具镜面反对称性,具π对称性。NNππσ对比第二十六页,共一百零八页,2022年,8月28日σ键
π键轨道重叠方式“头碰头”“肩并肩”轨道重叠程度大小键能大小稳定性高低试分析下列分子中的键型配位键第二十七页,共一百零八页,2022年,8月28日3.配位键形成条件:成键原子一方有孤电子对,另一方有空轨道。例:OC配位键普遍存在于离子和化合物中。杂化轨道第二十八页,共一百零八页,2022年,8月28日
杂化轨道理论杂化轨道理论的提出:VB法不能解释分子的空间构型;如,实验测定为四面体型激发2s2p2p2s1931年,鲍林提出轨化轨道理论,解释了分子的空间构型。要点第二十九页,共一百零八页,2022年,8月28日基本要点:(P157)成键时能级相近的价电子轨道混合杂化,形成新的价电子轨道——杂化轨道。杂化轨道数目=参加杂化的原子轨道数。杂化后轨道伸展方向,形状发生改变。9.2.2杂化轨道形成分子时,通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。SP杂化第三十页,共一百零八页,2022年,8月28日Be:2s21.sp杂化BeCl2的空间构型为直线形ClClBespsp杂化Be采用sp杂化生BeCl2BeH2类似1个ns和1个np轨道组合SP轨道图第三十一页,共一百零八页,2022年,8月28日两个sp杂化轨道CO2第三十二页,共一百零八页,2022年,8月28日例如CO22s2p2p2s激发sp2p杂化σππσOCOOCOSP2第三十三页,共一百零八页,2022年,8月28日B:2s22p12.sp2杂化BF3的空间构型为平面三角形120°
由1个ns轨道和2个np轨道组合而成END轨道夹角:120°第三十四页,共一百零八页,2022年,8月28日sp2sp2杂化其它如,图第三十五页,共一百零八页,2022年,8月28日三个sp2杂化轨道SP3第三十六页,共一百零八页,2022年,8月28日CH4的空间构型为正四面体C:2s22p23.sp3杂化轨道夹角:109°28′
由1个ns轨道和3个np轨道组合而成END第三十七页,共一百零八页,2022年,8月28日sp3其它如,图第三十八页,共一百零八页,2022年,8月28日四个sp3杂化轨道等性与不等性第三十九页,共一百零八页,2022年,8月28日等性与不等性杂化:等性杂化:若干个原子轨道组合形成完全等同(能量、成份)轨道的杂化。不等性杂化:由于孤电子对的存在,使原子轨道组合形成不完全等同轨道的杂化。第四十页,共一百零八页,2022年,8月28日4.不等性sp3杂化分子空间构型三角锥形NHHH‥其它如,H2O第四十一页,共一百零八页,2022年,8月28日
‥OHH‥分子构型为“V”型其它如,sp3d第四十二页,共一百零八页,2022年,8月28日sp3d杂化(1个ns+3个np+1个nd)sp3d2第四十三页,共一百零八页,2022年,8月28日sp3d2杂化(1个ns+3个np+1个nd)小结第四十四页,共一百零八页,2022年,8月28日小结:杂化轨道的类型与分子的空间构型中心原子Be(ⅡA)B(ⅢA)C,Si(ⅣA)N,P(ⅤA)O,S(ⅥA)Hg(ⅡB)直线形三角形四面体三角锥V型杂化轨道类型s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p参加杂化的轨道2443杂化轨道数成键轨道夹角分子空间构型实例推断第四十五页,共一百零八页,2022年,8月28日思考题:解释CCl4,C2H2,CO2,NH4+,H3O+的分子构型。已知:C2H2,CO2均为直线型;的构型为:C=CHHHH
分子的空间构型与杂化轨道的空间构型一致为等性杂化不一致为不等性杂化VSEPR第四十六页,共一百零八页,2022年,8月28日基本要点:分子或离子的空间构型与中心原子的价层电子对数目有关。价层电子对尽可能远离,以使斥力最小。LP-LP>LP-BP>BP-BP价层电子对=σ键电子对+孤对电子对(VP)(σBP)(LP)§9.2.3价层电子对互斥理论(VSEPR法)孤—孤孤—成成—成推断步骤第四十七页,共一百零八页,2022年,8月28日推断分子或离子的空间构型的具体步骤:确定中心原子的价层电子对数,以AXm为例(A—中心原子,X—配位原子):原则:①A的价电子数=主族序数;②配体:H和卤素每个原子各提供一个价电子,氧与硫不提供价电子;③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。例:VP()=(6+4×0+2)=4VP=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数
±离子电荷数()]负正电子对与构型第四十八页,共一百零八页,2022年,8月28日确定电子对的空间构型:VP=2直线形VP=3平面三角形VP=4正四面体VP=5三角双锥VP=6正八面体分子构型第四十九页,共一百零八页,2022年,8月28日确定中心原子的孤对电子对数,推断分子的空间构型。①LP=0:分子的空间构型=电子对的空间构型VP=(2+2)=2直线形VP=(3+3)=3平面三角形VP=(4+4)=4四面体VP=(5+5)=5三角双锥VP=(6+6)=6八面体例如:LP≠0第五十页,共一百零八页,2022年,8月28日②LP≠0:分子的空间构型不同于电子对的空间构型。34611212SnCl2平面三角形V形NH3四面体三角锥H2O四面体V形IF5八面体四方锥XeF4八面体平面正方形VPLP电子对的空间构型分子的空间构型例VP=5第五十一页,共一百零八页,2022年,8月28日VP=5,电子对空间构型为三角双锥,LP占据轴向还是水平方向三角形的某个顶点?原则:斥力最小。例如:SF4VP=5LP=1SFFFFLP-BP(90o)32
结论:LP占据水平方向三角形,稳定分子构型为变形四面体(跷跷板形)。SFFFFF其它(孤-成)第五十二页,共一百零八页,2022年,8月28日515253VPLP电子对的空间构型分子的空间构型例三角双锥变形四方体SF4三角双锥T形ClF3三角双锥直线形XeF2健角第五十三页,共一百零八页,2022年,8月28日进一步讨论影响键角的因素:①π键的存在,相当于孤对电子排斥成键电子,使键角变小。例如:②中心原子和配位原子的电负性大小也影响键角。例如:N:FFF
中心原子电负性大者,键角较大;配位原子电负性大者,键角较小。C=CHHHHN:HHHP:HHHH思考第五十四页,共一百零八页,2022年,8月28日思考题:
解释NO2+,O3,SnCl3-,OF2,ICl3,I3-,XeF5+,ICl4-等离子或分子的空间构型,并指出其中心原子的轨道杂化方式。MO第五十五页,共一百零八页,2022年,8月28日
9.2.4.1分子轨道§9.2.4分子轨道理论*9.2.4.3关于原子轨道和分子轨道的对称性9.2.4.2同核双原子分子第五十六页,共一百零八页,2022年,8月28日9.2.4.1分子轨道分子轨道理论要点:1)分子中电子不属于某些特定的原子,而是在整个分子内运动;每个电子的运动状态可用波函数ψ描述,则ψ——称为分子轨道(MO)
——分子中电子在空间各处出现的几率密度;2)MO由原子轨道AO线性组合而成;
MO数=相互化合原子的AO数3)每个原子轨道有相应的能量和图象分子的能量=分子中电子能量的总和按MO的对称性分为σ轨道和π
轨道按MO的轨道能级大小可排列出分子轨道的近似能级图4)MO中电子的排布也遵循AO轨道中电子排布的三原则。组合类型第五十七页,共一百零八页,2022年,8月28日例如:A+B→ABⅡⅡⅠ原子轨道线性组合的类型:成键MO:同号波函数叠加,两核间几率密度↑,
E(MO)﹤E(AO)反键MO:异号波函数叠加,两核间几率密度↓,
E(MO)﹥E(AO)S-S第五十八页,共一百零八页,2022年,8月28日反键分子轨道成键分子轨道
原子轨道
原子轨道1s1sσ*1sσ1s节面原子轨道与分子轨道的形状。原子轨道与分子轨道的能量。s-s重叠P-P第五十九页,共一百零八页,2022年,8月28日原子轨道与分子轨道的形状。2px,A2px,A2px,B2px,B原子轨道分子轨道反键成键p-p重叠“头碰头”平行第六十页,共一百零八页,2022年,8月28日2pZ,A2pZ,B原子轨道分子轨道反键成键原子轨道与分子轨道的形状。“肩并肩”组合原则第六十一页,共一百零八页,2022年,8月28日(成键三原则)原子轨道线性组合的原则:①能量相近——只有能量相近的AO才能组合成有效的MO。③对称性匹配——只有对称性相同的AO才能组成MO。②最大重叠——两AO重叠程度越大,成键轨道能量较AO降低愈多,成键效应愈强。非键分子轨道——AO组合后,能量的升高与降低(P173)互相抵消,MO的能量AO相同。同核双原子第六十二页,共一百零八页,2022年,8月28日O2(O,F)9.2.4.2同核双原子分子第二周期同核双原子分子N2第六十三页,共一百零八页,2022年,8月28日N2(B,C,N)第二周期同核双原子分子MO电子排布式第六十四页,共一百零八页,2022年,8月28日分子轨道电子排布式:或或有两个三电子π键,具有顺磁性。:OO:键级B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=3练习键级第六十五页,共一百零八页,2022年,8月28日
写出下列分子或离子的分子轨道表示式,计算它们的键级,并预测分子的稳定性,判断有无顺磁性分子。关于对称性第六十六页,共一百零八页,2022年,8月28日*9.2.4.3关于原子轨道和
分子轨道的对称性σ第六十七页,共一百零八页,2022年,8月28日π第六十八页,共一百零八页,2022年,8月28日
π对称:绕x
轴旋转180°,形状不变,符号改变。例如:原子轨道pz,py,dxy,dxz,dyz为π对称。键参数第六十九页,共一百零八页,2022年,8月28日9.2.5.1键级§9.2.5键参数9.2.5.5键的极性9.2.5.4键角9.2.5.3键长9.2.5.2键能第七十页,共一百零八页,2022年,8月28日键级B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=39.2.5.1键级键能第七十一页,共一百零八页,2022年,8月28日
在双原子分子中,于100kPa下将气态分子断裂成气态原子所需要的能量。D(H—Cl)=432kJ·mol-1,
D(Cl—Cl)=243kJ·mol-1
在多原子分子中,断裂气态分子中的某一个键,形成两个“碎片”时所需要的能量叫做此键的解离能。9.2.5.2键能键解离能(D)END第七十二页,共一百零八页,2022年,8月28日双原子分子:键能=键解离能
E(H-H)=D(H-H)多原子分子:键能=各个键的D的平均值键长通常,键能越大,键愈牢固,分子越稳定。第七十三页,共一百零八页,2022年,8月28日
分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例如,H2分子,l=74pm。--------9.2.5.3键长第七十四页,共一百零八页,2022年,8月28日
由表数据可见,H-F,H-Cl,H-Br,H-I键长依次递增,而键能依次递减;单键、双键及叁键的键长依次缩短,键能依次增大,但与单键并非两倍、叁倍的关系。键角键长越短,键越强,键越牢固第七十五页,共一百零八页,2022年,8月28日
键角和键长是反映分子空间构型的重要参数,它们均可通过实验测知。9.2.5.4键角N:FFFC=CHHHHN:HHHP:HHHH——分子中两相邻化学键的夹角键的极性第七十六页,共一百零八页,2022年,8月28日
键矩是表示键的极性的物理量记作μ
。μ=q·l式中q为电量,l为核间距。μ为矢量,例如,实验测得H-Cl9.2.5.5键的极性非极性共价键:由于成键两原子电负性相同,共用电子对均匀出现在两原子之间,两原子核正电荷重心与负电荷重心重合的共价键。极性共价键:由于成键两原子电负性不相同,共用电子对偏向电负性大的原子,使电荷分布不对称,正电荷重心与负电荷重心不重合的共价键。小结第七十七页,共一百零八页,2022年,8月28日键参数小结:键的极性——键矩(μ)键的强度键级(B·O)键能(E)分子的空间构型键角()键长(l)分子晶体与原子晶体第七十八页,共一百零八页,2022年,8月28日分子晶体:由共价型非金属的单质和化合物分子组成的晶体。如分子晶体的特点:1)组成晶体的质点是分子;2)质点间的作用力是分子间作用力;3)分子晶体的一般性质:熔、沸点低,硬度小,通常不导电。
分子晶体和原子晶体原子晶体第七十九页,共一百零八页,2022年,8月28日原子晶体:由共价型非金属的单质和化合物组成的晶体。原子晶体的特点:1)组成晶体的质点是原子;2)质点间的作用力是共价键;3)原子晶体的一般性质:较高熔、沸点,硬度大,通常不导电、不导热。如金属键第八十页,共一百零八页,2022年,8月28日§9.3金属键理论(自学)3-1金属键的改性共价键理论1、什么是金属键?为什么称之为改性共价键理论?2、金属的通性有哪些?3、用该理论如何解释这些通性?3-2金属键的能带理论1、金属能带的形成?2、什么是满带?导带?禁带?3、金属导体、半导体、绝缘体的能带结构有何区别?4、用该理论如何解释金属的通性?3-1金属晶体1、特点:组成晶体的质点?质点间的作用力?晶体的一般性质?2、金属晶体的晶格类型:体心立方、六方紧堆、面心立方晶体类型第八十一页,共一百零八页,2022年,8月28日晶体类型小结分子间力第八十二页,共一百零八页,2022年,8月28日9.4.1极性分子与非极性分子§9.4
分子间作用力9.4.3
离子的极化9.4.2分子间作用力9.4.4
氢键第八十三页,共一百零八页,2022年,8月28日1.分子的偶极矩(μ):用于定量地表示极性分子的极性大小。极性分子正负电荷“重心”重合在一起的分子
μ≠0非极性分子正负电荷“重心”不重合在一起的分子μ=0双原子分子:多原子分子:同核:O3(V字形)q为极上所带电量,l为偶极长度。9.4.1极性分子与非极性分子异核:HX+-l推断第八十四页,共一百零八页,2022年,8月28日非极性分子由非极性键组成的分子由极性键组成但分子空间构型对称极性分子由极性键组成且分子空间构型不对称偶极矩表键的极性的分子的构型决定分子的极性。第八十五页,共一百零八页,2022年,8月28日分子的偶极矩μ(×10-30C·m)第八十六页,共一百零八页,2022年,8月28日2、分子的偶极永久偶极——极性分子中固有的偶极μ诱导偶极——在外电场作用下所产生的偶极瞬间偶极——在某一瞬间分子的正负电荷“重心”不重合时所产生的偶极。分子变形性:分子中电子云与核发生相对位移使分子外形发生变化的性质。分子的极化:在外电场作用下产生诱导偶极的过程。极化率第八十七页,共一百零八页,2022年,8月28日分子的极化率:
用于定量地表示分子的变形性大小。分子的变形性大小指的是正电中心与负电中心发生位移(由重合变不重合,由偶极长度小变偶极长度大)。外因:外加电场愈强,分子变形愈厉害;内因:分子愈大,分子变形愈厉害。影响分子变形性大小的因素:极化率第八十八页,共一百零八页,2022年,8月28日分子的极化率α(×10-40C·m2·V-1)第八十九页,共一百零八页,2022年,8月28日
分子间具有吸引作用的根本原因:任何分子都有正、负电中心;任何分子都有变形的性能。9.4.2分子间作用(范德华力)1.取向力(趋向力):
两个固有偶极间存在的同极相斥、异极相吸的定向作用称为取向力。分子离得较远趋向诱导影响因素?诱导力◆分子的极性越大,则取向力越大;◆温度越高,则取向力越小;◆分子间距离越大,则取向力越小。存在于极性分子与极性分子间第九十页,共一百零八页,2022年,8月28日2.诱导作用(诱导力):决定诱导作用强弱的因素:极性分子的偶极矩:
μ愈大,诱导作用愈强。非极性分子的变形性:变形性愈大,诱导作用愈强。·分子间距离↓,诱导力↑诱导偶极与极性分子永久偶极间的作用力。分子离得较远分子靠近时色散力存在于:极性分子与非极性分子之间;极性分子与极性分子之间;第九十一页,共一百零八页,2022年,8月28日非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用由于瞬时偶极而产生的分子间相互作用。3.色散作用(色散力):一大段时间内的大体情况色散力与分子变形性有关。变形性大,色散力大。分子间距离越小,色散力越大。每一瞬间思考存在于一切原子、离子、分子之间。第九十二页,共一百零八页,2022年,8月28日思考:1.取向作用的大小取决于什么因素?2.极性分子之间除了有取向作用以外,还有什么作用?力的大小第九十三页,共一百零八页,2022年,8月28日
分子间力是三种吸引力的总称,其大小一般为几kJ·mol-1,比化学键小1-2个数量级。分子间的吸引作用(×10-22
J)第九十四页,共一百零八页,2022年,8月28日分子间力的特点:
不同情况下,分子间力的组成不同。非极性分子之间:只有色散力;极性分子之间:有三种力,并以色散力为主,仅仅极性很大的H2O分子例外。极性分子与非极性分子之间:诱导力和色散力。
分子间力作用的范围很小(一般是300-500pm)。
分子间作用力较弱,既无方向性又无饱和性。仅为几~几十kJ·mol-1对物理性质的影响第九十五页,共一百零八页,2022年,8月28日分子量色散作用分子间力沸点熔点水中溶解度HeNeArKrXe小大小大小大小大低高小大
决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。分子间力的意义:离子极化变形性第九十六页,共一百零八页,2022年,8月28日描述一个离子对其他离子变形的影响能力。离子的极化力(f):描述离子本身变形性的物理量。离子的极化率(α):9.4.3离子极化未极化的负离子极化的负离子离子极化:离子在电场作用下,正负离子电荷重心偏离,产生诱导偶极的现象。离子变形性:离子受极化而使外层电子云变形的作用。变形性第九十七页,共一百零八页,2022年,8月28日1.离子的变形性①离子半径
r:r愈大,α愈大。
如,Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+;F-<Cl-<Br-<I-②负离子变形性大于正离子的变形性。③离子电荷:离子正电荷高的变形性小。如:O2->F->Ne>
Na+>
Mg2+>Al3+>Si4+④离子电荷:负离子电荷多的变形性大。如:S2-
>Cl-
⑤离子的电子层构型:(18+2)e-,18e->9-17e->8e-
如:Cd2+>Ca2+;Cu+>Na+
r/pm97999695一般规律:极化力第九十八页,共一百零八页,2022年,8月28日2.离子极化力(f)
①离子半径r:r
小者,极化力大。②离子电荷:电荷多者,极化力大。③离子的外层电子构型:
f:(18+2)e-,18e->9-17e->8e-
当正负离子混合在一起时,着重考虑正离子的极化力,负离子的极化率,但是18e构型的正离子(Ag+,Cd2+等)也要考虑其变形性。一般规律:附加极化第九十九页,共一百零八页,2022年,8月28日离子的附加极化+--++-+-+-+-+未极化使负离子变形使正离子变形负离子变形加剧
负离子被正离子极化产生的诱导偶极反过来诱导变形性大的正离子产生诱导偶极,正离子的诱导偶极又加强了对负离子的极化,使负离子的诱导偶极增大,这种效应叫附加极化。极化结果第一百页,共一百零八页,2022年,8月28日3.离子极化的结果①键型过渡(离子键向共价键过渡)
Ag+I-r/pm
126+216
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