原子结构与键合

第一章原子结构与键合12

材料的性能内部结构原子结构原子键合原子排列显微组织晶

体非晶体规那么排列不规那么排列取决于包括包括包括2第一节原子的结构1.原子是由质子和中子组成的原子核，以及核外的电子所构成的。中子呈电中性，质子带正电。原子为电中性，质子数与电子数相等。原子的体积很小，直径约为10-10m数量级，而其原子核直径更小，仅为10-15m数量级。原子的质量主要集中在原子核内。每个质子和中子的质量大致为1.67X10-24g，电子的质量约为9.11X10-28g，仅为质子的1/1836。

一、原子结构3图为镁(原子序数12)原子结构中K,L和M量子壳层的电子分布状况.从内到外，依次为K壳层(n=1),L壳层(n=2),M壳层(n=3).4二、原子的电子结构1．主量子数n决定原子中电子能量以及与核的平均距离，即电子所处的量子壳层。2．轨道角量子数l给出电子在同一量子壳层内所处的能级〔电子亚层〕。3．磁量子数m给出每个轨道角动量量子数的能级数或轨道数。4．自旋角量子数s反映电子不同的自旋方向。描述原子中一个电子的空间位置和能量可用四个量子数表示。

多电子的原子中，核外电子的排布规律遵循三原那么，即：能量最低原理Pauli不相容原理Hund规那么5一、原子核外电子排布遵循的原理和规那么二、原子核外电子排布的表示式能量最低原理泡利不相容原理洪特规那么电子排布式轨道表示式原子核外电子在排布时要先占有能量低的轨道，然后再依次进入能量较高的轨道，这样使整个原子处于最低的能量状态。每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子尽量分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。6三、元素周期表元素----具有相同核电荷数的同一类原子为一种元素。

元素周期表是元素周期律的具体表现形式，它反映了元素之间相互联系的规律，元素在周期表中的位置反映了那个元素的原子结构和一定的性质。910

第二节原子键合

一、键合种类原子键合一次键二次键分为通过价电子的转移或共用两原子的电子云达到稳定结构即不依靠电子的转移或共享，靠原子间的偶极吸引力结合即1011

一次键〔化学键〕通过价电子的转移或共用两原子的电子云到达稳定结构金属键共价键离子键1.

正负离子相互吸引。

2.

键合很强，无方向性。

3.

熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。

4.

NaCl、CrO2、Al2O3

1.

相邻原子通过共用电子对结合。

2.

键合强，有方向性。

3.

熔点、硬度高，不导电，导热性有好有差。

4.

金刚石、SiO2

1.

金属正离子于自由电子相互吸引。

2.

键合较强，无方向性。

3.

熔点、硬度有高有低，导热导电性好。

4.

Fe、Al、W、Hg包括1112

二次键〔物理键〕不依靠电子的转移或共享，靠原子间的偶极吸引力结合分子键1.

分子或分子团显弱电性，相互吸引。

2.

键合很弱，无方向性。

3.

熔点、硬度低，不导电，导热性差。

4.

塑料、石蜡

氢键1.

类似分子键，但氢原子起关键作用。XH-Y

2.

键合弱，有方向性。

3.

熔点、硬度低，不导电，导热性好。

4.

水、冰、DNA包括121、离子键定义：使阴、阳离子结合成化合物的静电作用易形成阳离子的元素易形成阴离子的元素成键粒子：阴、阳离子成键元素〔一般情况〕：成键性质：静电作用〔吸引与排斥〕活泼金属元素〔IA、IIA〕活泼非金属元素(VIA、VIIA)13Na原子、Cl原子形成NaCl的自述天然NaCl晶体食盐NaCl的制取：点燃2Na+Cl2====2NaCl14NaCl的晶体结构模型11415Na+Cl－电子转移不稳定稳定NaCl形成的微观过程Na+和Cl-之间存在哪些作用力？16讨论在氯化钠晶体中，Na+和Cl-之间存在哪些作用力？1、

Na+离子和Cl-离子间的静电相互吸引作用3、因阴阳离子接近到某一定距离时，吸引和排斥作用到达平衡，阴阳离子间形成稳定的化学键。2、阴阳离子间电子与电子、原子核与原子核

间的相互排斥作用17活泼金属活泼非金属化合M－ne-Mn＋X＋me-Xm-吸引、排斥达到平衡离子键成键过程：含有离子键的化合物就是离子化合物。NH4Cl,Na2SO4、NaOH之间也形成离子键18存在离子键的物质c.活泼金属与活泼非金属形成的化合物b.活泼金属阳离子与OH—形成的化合物a.活泼金属阳离子(或NH4+)与酸根离子形成的化合物离子键-----典型金属氧化物等-----强碱----大多数盐19影响离子键强弱的因素：

离子半径越小，离子键就

；

离子带电荷越多，离子键就

。

离子键越强，破坏它所需能量就

。离子键的强弱主要影响离子化合物的熔沸点，离子键越强，熔沸点就越高。越强越强越高>>例：判断以下各组物质的熔点上下：MgCl2 NaCl；NaF NaCl离子半径和离子电荷202、共价键2-1概念〔1〕定义：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用。〔2〕成键微粒：原子。〔3〕成键本质：原子间通过共用电子对所产生的强烈的相互作用。〔即原子间的静电作用.〕〔4〕成键条件：一般由同种或不同种非金属与非金属元素原子形成。(如：HClO2CH4H2O等)〔5〕存在范围：非金属单质(H2、O2)、共价化合物(NH3、CH4、H2O)、离子化合物(NaOH、NH4Cl)以共用电子对所形成分子的化合物叫做共价化合物21含有共价键的化合物一定是共价化合物全部由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物在气态单质分子里一定有共价键错，如NH4Cl等铵盐

错，如：NaOHNa2SO4

错，He、Ne等稀有气体判断：221.以下物质中，含有共价键的化学式是_______________________________；只含有共价键的化学式是_______________〔填序号〕？A、NaOH B、NaCl C、NH4ClD、H2S

E、Cl2 F、HClG、CO2

H、Na2O2【课堂练习】D、E、F、G、A、C、D、E、F、G、H、232.关于共价键的说法正确的选项是：A〕金属原子在化学反响中只能丧失电子，因而不能形成共价键；B〕离子化合物中不可能含有共价键；C〕共价键也存在电子得失；D〕由共价键形成的分子可以是单质分子，也可以是化合物分子3.以下化合物分子中只有共价键的是：A)BaCl2 B)NaOH C)(NH4)2SO4 D)H2SO4DD242-2.成键原因：〔1〕通过共用电子对，各原子最外层电子数目一般能到达饱和，由不稳定变稳定；〔2〕两原子核都吸引共用电子对，使之处于平衡状态；〔3〕原子通过共用电子对形成共价键后体系总能量降低。25

在化学上常用一根短线表示一对共用电子，例H-HO=O、Cl-Cl、H-Cl，其余的电子不标出。这样的式子叫结构式。2-3表示方法：电子式、结构式26共价键通常表示形式：1.用电子式表示：2.用结构式表示：如：

HHHClHHHClClClNN如：NN又如：27请用电子式表示出以下物质：Cl2、N2、H2S、CH4、K2S、Ca(OH)2、Na2O2

28

答案：CHHHOH[]-Ca2+OH[]-ONa+O[

]2-Na+ClClNNHHSK+2-KS+H[]29共用电子对共用电子对共用电子对共用电子对共价化合物的形成过程(或单质)H+O+H→HOH××××本卷须知：①不用箭头表示电子的偏移；②相同原子不能合并在一起；③没有形成离子．HClH2OF2×HCl+→×HClF+→FFF共用电子对共用电子对30思考HCl中，为什么H显+1价,为什么Cl显-1价?

··

.Cl

··

：H共用电子对偏向对其吸引力更强的一方共用电子对偏向一方原子的共价键称为极性键+1-1+1-12-4共价键的极性31思考:

H2中共用电子对又如何？H

H.共用电子对因受到的吸引力大小相等而居于两原子的正中央，〔不偏移〕共用电子对不偏向一方原子的共价键称为非极性键正中央32非极性键和极性键非极性键极性键同种原子不同种原子33【比较整理】

H2HCl特

征组成

原子吸引电子对能力

共用电子对位置

成键原子电性

结

论

同种原子不同种原子相同不相同不偏向任何一个原子偏向吸引电子能力强的原子一方不显电性显电性非极性键A－A极性键A－B34小结键型概念共用电子对偏向形成条件极性键共用电子对偏向一方原子的共价键称为极性键偏向吸引力强的一方不同种元素原子间非极性键共用电子对不偏向任何原子的共价键称为非极性键不偏向同种元素原子间35同种元素的原子之间形成的共价键一定是非极性键；不同种元素的原子之间形成的共价键一定是极性键。判断非极性键和极性键的依据：

36练习：以下物质中，1．含离子键的物质是〔

〕；2．含非极性共价键的物质是〔

〕；3．含极性共价键的物质是〔〕。A、KFB、H2O C、N2 D、F2E、CS2 F、CaCl2、 G、CH4 H、CCl4 I、Br2 J、PH3A、F、B、E、G、H、J、C、D、I、【课堂练习】37化学反响的过程分子原子观点分解重新组合物质原子新物质旧键断裂新键生成

化学键的观点【小结】一个化学反响的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。38

电子海模型〔改性共价键理论〕金属键：金属正离子靠自由电子的胶合作用构成金属晶体，金属正离子规那么排列，自由电子〔从金属原子上脱落〕在其中自由运动。金属键的电子海模型

3.金属键39分子间作用力——范德华力〔分子之间存在一种把分子聚集在一起的作用力〕分子间作用力比化学键弱得多，对物质的熔沸点等有影响。一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点也越高。4.分子间作用力40壁虎爬行的奥秘41424344美、英、俄等国的研究小组才真正揭示了壁虎在墙上爬行的秘密。这个秘密就是“分子间的作用力〞。科学家在显微镜下发现，壁虎脚趾上约有650万根次纳米级的细毛，每根细毛直径约为200至500纳米，约是人类毛发的直径的十分之一。这些细毛的长度是人类毛发直径的2倍，毛发前端有100～1000个类似树状的微细分枝，每分枝前端有细小的肉趾，能和接触的物体外表产生很微小的分子间的作用力。这个力虽然很小，但是，当壁虎脚上所有的细毛都与固体外表充分接触时，它们所产生的总粘着力就会超过许多人工黏合剂能够产生的力量。壁虎脚上650万根细毛全部附着在物体外表上时，可吸附住质量为133千克的物体，这相当于两个成人的质量。45壁虎胶带——这一来自梦想中的新技术，已经被专家们评为“2004年最具市场冲击力的十大新技术〞之一。实验说明，2平方毫米的这种人工胶带，就可以支撑一个15厘米，重40克的蜘蛛侠玩具的整个体重。注意，“蜘蛛侠〞只有一只手粘在玻璃平面上。科学家指出，只要两只手掌上都缚上这种人工胶带，就足以支撑一个成人的全部体重。465.氢键氢键：是一种较强的分子间作用力。氢键比化学键弱得多，但比分子间作用力稍强。分子间形成氢键会使物质的熔点和沸点升高。47分子间作用力与化学键的比较思考：比较氟、氯、溴、碘分子的熔沸点上下并说明理由作用微粒作用力大小意义化学键范德华力原子间分子之间作用力大作用力小影响化学性质和物理性质