离子键价键理论

物质结构物质结构原子结构分子结构和化学键晶体结构离子键共价键理论金属键价键理论（电子配对法VB)杂化轨道理论价层电子对互斥理论（VSEPR)分子轨道理论第四章化学键与分子结构一．离子鍵理论二．共价鍵理论(1)路易斯价鍵理论(2)电子配对法(3)杂化轨道理论(4)价层电子对互斥理论三．金属鍵理论四.分子间作用力和氢键一、离子键理论离子键(ionicbond)理论是1916年德国化学家柯塞尔(W.Kossel)提出的，他认为原子在反应中失去或得到电子以达到稀有气体的稳定结构，由此形成的正离子(positiveion)和负离子(negativeion)以静电引力相互吸引在一起。

离子键的形成：与元素的电负性差有关。

1.离子键的本质就是正、负离子间的静电作用。2.既无方向性，也无饱和性由于离子键是正负离子通过静电引力作用相连接的，从而决定了离子键的特点是既无方向性，也无饱和性。正负离子近似看作点电荷，所以其作用不存在方向问题。没有饱和性是指在空间条件许可的情况下，每个离子可吸引尽可能多的相反离子。NaCl晶体，其化学式仅表示Na离子与Cl离子的离子数目之比为1∶1，并不是其分子式，整个NaCl晶体就是一个大分子。离子键的要点NaCl的晶胞结构3.键的离子性与元素的电负性有关用两元素的电负性差x判断键的性质

离子键的形成：与元素的电负性差有关。实验表明，即使是电负性差值最大的氟与铯形成化合物，离子性也只有92%，仍有8%的共价性。当两个原子的电负性差为1.7时，单间具50%的离子性，这是参考数据。如果两个原子的电负性大于1.7。可判断它们之间形成了离子键，是离子化合物，两个原子的电负性小于1.7，可判断它们形成共价键，形成共价化合物。形成条件：两原子的电负性差值较大，电负性差值＞1.7，离子性大于50%，形成离子键。离子半径：离子晶体中，正负离子之间吸引和排斥保持平衡时的距离为正负离子半径之和A.同主族比较B.电子层结构相同的离子比较离子键强弱判断：A.NaClNaBrNaIB.NaClMgCl2AlCl3熔点比较8010C、7470C、6600C8010C、7140C、1940C离子键的强度常用晶格能表示。１mol气体阳离子和气态阴离子结合生成１mol固态离子化合物所放出的能量称为晶格能离子电荷越大，离子半径越小，则晶格能越大,离子键越强,离子化合物的熔沸点、硬度越高晶格能（Ｕ）二．共价鍵理论1路易斯结构式（Lewis）

认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势（8电子稳定构型，又称八隅律）

，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。

H2ONH3例如•H+H=HH•••＋ClClHHLewis1875年10月25日路易斯出生于美国麻萨诸塞州的西牛顿市。他从小聪明过人，在三岁时，父母就开始在家里让他接受教育。1893年进入著名的哈佛大学学习，1896年获理学士学位，以后在T．W．理查兹指导下继续研究化学，于1899年24岁时获哲学博士学位。

●路易斯结构式的写法：①画出分子或离子的骨架结构(选择合理的、与实验事实相符的，一般氢原子、卤原子在末端)在每两个成鍵原子之间画上短线(其数目等于成鍵数)②计算成鍵数：成鍵数为成鍵电子数ns的1／2

ns=no

-nv

no：各原子按相应周期稀有气体结构计算的最外层电子数之和

nv

：各原子的价电子数之和③计算孤对电子数：孤电子对数为未参与成鍵电子数(nl)的1／2nl=nv

–ns

④将孤对电子分配到各原子，使其周围电子数达到8个(H为2)，不足时，可画成重鍵(短线数目应等于成鍵数)

画出H2O、CO2的路易斯结构式［例］COCl2(光气)的路易斯结构式

no=8+8+2×8=32nv=4+6+2×7=24

ns=no

-nv=32-24=8成鍵数=8/2=4

nl=nv

–ns=24-8=16孤电子对数=16/2=8

画出结构式：画出CO32-的路易斯结构式no=8+3×8=32nv=4+3×6＋2=24

ns=no

-nv=32-24=8成鍵数=8/2=4

nl=nv

–ns=24-8=16孤电子对数=16/2=8

画出结构式：

●形式电荷：原子满足八隅体时多余或缺少的电子数QF=nv

–ns–nl

形式电荷为0时最稳定

相邻原子的形式电荷为同号时，最不稳定书写时形式电荷应尽可能地小

［例俘］写邻出CO的路述易斯溜结构姻式，孕并标姑出形仁式电变荷。解：no=醉8乐+接8勿=1王6；nv=袄4哑+莲6兰=缎10ns=no-nv=碑16绵-1讨0跑=懒6成鍵妨数=ns／2象=举3未参逆与成搭鍵的耕电子泊数nl=nv–ns=越10涝-6欲=狼4孤电楚子对叮数=访4／2须=刊2画出巧结构伍式：C原子然应有5个价城电子谨，比尸实际宜有的4个价症电子孕多1个，形式度电荷瘦为-1；O原子丹应有5个价醉电子斯，比斯实际前有的6个价栏电子级少1个，形式令电荷内为+1●多电适子结怎构：为达镰到稳脖定结抵构，励成鍵汤原子蓄价电救子数搜比八考隅体泪多如：PO庄Cl3的稳李定结丈构中赤，P原子蹈周围哨有10个价急电子春，多糊于8●缺电旷子结致构：为达捡到稳慈定结谣构，辨成鍵榴原子约价电喊子数揪比八猴隅体淋少如：BF3的稳惠定结喝构中扎，B原子曾周围貌只有6个价失电子拳，少粮于8练习败：画NO2-、NO2+路易派斯结锡构式扇：◢●灰路易补斯价编鍵理幕论的乱缺陷滋：路易愚斯结盛构式律可表滴示分抬子中予的成票鍵情采况，麻但：不能迹说明赤分子倚的空多间几董何构黄型；八隅祥规则促例外笼较多隶；无法顺解释馒共价电鍵的谣方向赢性；无法滔解释寇单电但子、霸叁电蜂子鍵馋等。量子听力学枕处理全：对津于H2，如从危电子染云角御度考掉虑,可认周为H的1s轨道盐在两炮核间用重叠,使电榴子在苗两核域间出灾现的歇几率颜大,形成毁负电魔区,两核苦吸引员核间团负电啊区,使H结合醋在一庙起。温如图:2价键奇理论氢分姑子的嫁形成当具抢有自把旋状啄态反平漫行的未成右对电子肥的两穗个氢跳原子斗相互辟靠近利时，伏它们业之间震产生墓了强千烈的横吸引洒作用终，形幻玉成了族共价举键,从而厘形成途了稳撤定的汁氢分久子。量子缎力学浅从理露论上伐解释临了共奔价键竹形成能原因辩：当核辈外电相子自疤旋平托行的蜻两个秀氢原向子靠膨近时抗，两厚核间背电子品云密隐度小携，系泛统能眨量E始终然高于堤两个帅孤立决氢原萌子的饰能量蓄之和Ea+Eb，称为推斥醉态，不诸能形顷成H2分子抱。若电灵子自嫂旋反辰平行战的两咱个氢蕉原子档靠近国时，些两核荣间的控电子射云密很度大确，系献统的笼能量E逐渐瞎降低终，并溪低于欣两个葛孤立地氢原块子的肌能量狸之和晴，称立为吸引逼态。当两的个氢程原子困的核投间距L=74俩p辞m时，亲其能佩量达吴到最夹低点陶，Es=惧4枝36逆k网J伯mo荷l1，两煮个氢敌原子帐之间拴形成紧了稳紧定的滩共价酿键，陵形成族了氢武分子拳。量子锁力学骆对氢慕分子漠结构傲的处激理阐拉明了共价荒键的可本质申是电练性的。自旋拒方向印相同足自旋盯方向欠相反价键屠理论的基瓜本要添点*共井价键崖的本疫质是箱电性莲的，凉但也资不能签完全耽用经昏典的较静电匀理论保去解适释。*成浸键的劳原理情：a.电子醉配对病原理.b.能量凭最低仍原理倒，电糠子配茂对时窄放出它能量皆越多呀形成誉的化细学键句越稳鸣定。c.原子娱轨道泄最大锁重叠缩慧原理唱。共价算键的扶方向污性和爆饱和向性共价莲键的住数目肤由原姿子中驰单电留子数莫决定枣，包擦括原页有的亿和激绿发而翠生成拜的。泥例如部氧有竭两个特单电熄子，H有一袄个单加电子桃，所驰以结赖合成戚水分源子时至，只盒能形侮成2个共额价键洗。C最多的能与4个H形成蜻共价嚼键。各原奴子轨馒道在惭空间驰分布彻方向载是固合定的辩，为傲了满秤足轨伯道的烛最大程度甘重叠往，原忽子间桨成的旦共价绢键，棚当然岩要具晓有方礼向性肢。原子魂中单引电子壁数决锯定了菜共价规键的彩数目勒。即屡为共碰价键忽的饱孙和性捆。+++1sz+3pzz以HCl为例。电子树云在遇空间乳的取今向（s电子坚云）s电子冶是球迎形的踩，一循原子介核为废中心梨的任叨何方雕向离燃核一善定距无离的辞微小销空间昂里电列子云屋的密础度是涝相等穷的，即也就筝是说帮，s电子惰的电纺子云段图像结是球玻形对更称的煎，不莫存在半取向远问题燃。无揭论1s电子朽、2s电子基、3s电子登等都吊只有颤一个园取向。电子晌云在兔空间挥的取促向（p电子砖云）量子勿力学只的结童论是醉：p电子弦由3种取每向，款它们苗是互测相垂郊直的栽（正瓣交）粥，分肚别叫px,py,pz电子累。dxy

dxzdyzdz2Dx2y2d电子算云图Cl的3pz和H的1s轨道的重叠栗，只凭有沿烫着z轴重泰叠，羞才能益保证觉最大站程度腊的重冤叠，到而且陵不改星变原疤有的粘对称劝性。Cl2分子刑中成傍键的孤原子脚轨道勾，也莫要保负持对才称性伟和最昂大程顺度的赏重叠牛。pzzpz++z++如下被图所箭示的荣重叠先，将缠破坏咱原子寺轨道仔的对黑称性乔。X++X++++sp+pzz－+pz－思考得：H2O分子倘成键日轨道晃方向共价沫键的仁键型成键篮的两筑个原纤子核漠间的枯连线抱称为淡键轴甚。按成梨键轨如道与夹键轴嘱之间吊的关著系，府共价彻键的唉键型胡主要惕分为轮两种削。键将成彩键轨茎道沿出着键初轴旋音转任芒意角骨度，效图形由及符百号均燥保持牺不变曲。死即订键的键污轴是虎成键洪轨道纳的任娘意多选重轴述。一种仪形象正化描琴述：键是适成键发轨道展的“头沿碰头纷”重叠内。键成键辉轨道握绕键菠轴旋仍转18滴0°时，浪图形墙复原早，但倾符号拖变为搏相反忠。秧例如月两个px沿z轴方葱向重发叠的多情况诵。xx++pxz++绕键轴旋转180°YO妙Z平面延是成向键轨穷道的危通过乏键轴思的节吹面。则键的祖对称轰性可彩以描垮述为卡：对通充过键势轴的毛节面豪呈反咸对称妄，即泰图形宅相同附，但屠符号相反就。［例糕］N2分子坐的共把价鍵存。N2分子摩中，N原子羊外层污电子盟结构沫为3个未行成对照电子决，形溜成一性个σ鍵，谋两个π鍵键型σ键π键重叠方式头碰头肩并肩特征绕轴向转动不破坏键轨道侧面不能转动存在所有共价键所有重键重叠程度重叠程度大、所以键能大重叠程度小、键能小，活泼实例甲烷、卤化氢O2、N2、乙烯、乙炔配位念键一种串原子限中有孤对借电子,而另密一原瞎子中艳有可璃与对五电子骂所在报轨道欧相互畏重叠液的空轨如道，在各配位胞化合秋物中,经常识见到抢配位个键。裙在CO里是Π配键肺。分子吵形成需的解傅释：户在形言成共听价键旁时,单电蝴子也普可以汤由对低电子帝分开摩而得拼到,如CH4:患C原子:形成拒条件延：成讲键原陈子一合方有养孤对蚕电子攀，另一详方有巩空轨引道。例：OC练习:淡A叉l2Cl6共价柜键类永型按共粘用电出子对色数目:单键毙、双脚键、皇三键按共烧用电肺子对佳是否阴偏移疑：极蕉性键帐、非夏极性往键按共角用电绿子对洒的来席源：木一般耍共价闯键、滥配位垄键（d－p，p－p配键咸）按原纷子轨系道重异叠方坊式：σ键、π键按共钱用电宜子对膀是否似定域造：定去域键欣、不掉定域亚键（魄离域滴键）共价聋键的刷鍵参渠数：①鍵能络：在29忘8K，10攀1.薄3k筹Pa条件重下，卸将1券mo掩l理想谢气态芹分子AB拆开郑成为A原子绍和B原子痰所需购的能风量鍵能怖越大直，分诸子越李稳定②鍵长滑：分子樱中成象鍵原锦子核托间的哗平均液距离原子荷轨道雷重叠榨程度冻越大这，鍵帐长越丑短，刮鍵越裹强③鍵角：分谣子中羽鍵与竿鍵之夸间的醋夹角④鍵的导极性：非极姻性共括价鍵向：同种晕元素嫂原子狱之间普形成谅的共摘价鍵极性淡共价挤鍵：不同坑元素齿原子益之间巩形成虏的共党价鍵共用弊电子刃对偏司向电险负性正大的缎原子1）城键能键能(E)：在停标准密状态把下将沸气态洁分子AB值(g)解离汽为气旁态原奖子A(缓g)、B(荐g)所需祝要的拍能量(k觉J惕mo弯l1)。其数啦值通奏常用拣一定漏温度缝下该它反应乘的标欧准摩我尔反铸应焓镰变表桌示，冈即：AB搏(g)就浆A诱(g貌)房诚+让B妻(g偶)谈rHm=E(A—B)A与B之间盈的化栗学键首可以贝是单狼键、员双键奔或三里键。双原灰子分个子，宽键能E(A—B)等于榆键的滔解离祥能D(A—B)，可羡直接漫从热效化学歼测量谦中得尸到。鸟例如掌，Cl2(g烂)子践2C拣l(适g)rHm,碑29粗8.加15(C柿l2)旋=E(C蓝l2)鲁=D(C篇l2)笨=石24碍7k孕J捏mo唐l1把一进个气足态多原女子分降子分解聪为组娃成它间的全怎部气富态原团子时误所需拐要的便能量普叫原子杰化能，应然该恰耀好等并于这证个分底子中笛全部浅化学滨键键梁能的昂总和晒。如果俯分子全中只究含有朴一种挽键，陡且都蹄是单贷键，符键能哪可用挨键解镇离能限的平妙均值排表示趁。如NH3含有粒三个N―经H键，NH3(g激)庙=H(妨g)武+须NH2(g腐)D1=药43比3.失1帖kJ求m惑ol1NH2(g瞧)底=NH革(g)头+H(压g)D2=那39皂7.谷5刮kJ清m千ol1NH颠(g)俗=N(贯g)尘+H(酿g)D3=爸33故8.层9谁kJ罪m粪ol1键能黎越大赌，化换学键以越牢铁固。变双键希的键为能比暂单键糕的键芦能大工得多锡，但级不等岗于单战键键勒能的茧两倍删。2）顷键长键长(b枝on换d质le煤ng倡th纠)—榜—两原垂子间纽奉形成荒稳定容的共惭价键叫时所惜保持个着一光定的爱平衡丧距离给，符送号l，单锣位m或pm。在不纷同分累子中茧，两寇原子稼间形步成相梅同类祖型的圾化学孩键时励，键帜长相尖近，冠它们辩的平柴均值苍，即俗为共寨价键希键长盏数据奶。键长城数据墙越大奸，表彩明两