高中化学分子结构课件
(二)离子的电荷
离子所带的电荷也是影响离子键强度的重要 因素,当离子的半径相近时,离子的电荷越高, 对带相反电荷的离子的吸引力越强,离子键的强 度就越大,形成的离子型化合物的熔点也越高。
(三)离子的电子层构型
(1)2 电子构型:最外层电子构型为 1s2,如 Li+,Be2+ 等。
(2)8 电子构型: 最外层电子构型为 ns2np6, 如 Na+,Ca+,Al3+ 等。
晶格能是衡量离子键强度的标志。晶格能 越大,离子键强度就越大,熔化或破坏离子晶 体时消耗的能量也就越大,离子晶体的熔点越 高,硬度也越大。
三、影响离子型化合物性质的主要因素
由离子键形成的化合物称为离子型化合物。 离子化合物的性质在很大程度上决定于离子键的 强度,而离子键的强度又与离子的半径、离子的 电荷和电子的构型密切相关。
subHm (Na)
Ed (Cl2 )/2
N a(g)
C l(g)
Байду номын сангаас
Ei(Na)
E ea (C l)
N a + (g ) + C l(g )
E1a(NaCl)
根据 Hess 定律,NaCl 的晶格能为: 1
Ela(NaCl) subHm(Na) Ei(Na) 2 Ed(Cl2) Eea(Cl)f Hm (NaCl)
第
第 第第第 第 第 九
六 五四三 二 一 节 节节节 节 节
章
分 分价轨 共 离 分
子 子层道 价 子 子
作 轨电杂 键 键 用 道子化 的
结
力 理对理 价
构
和 论互论 键
氢 简斥
理
键 介理
论
论
第一节 离 子 键
一、离子键理论的基本要点 二、晶格能 三、影响离子型化合物性质的主要因素
一、离子键理论的基本要点
(3)18 电子构型:最外层电子构型为 ns2
np6nd10 ,如 Ag+ ,Zn2+ 等 。
(4)18+2 电子构型:次外层有18 个电子
最外层有2 个电子,电子构型为 (n1)s2(n1)p6
(n1)d10ns2,如 Sn2+,Pb2+,Bi3+等。
(5)9~17电子型构:最外层有9~17个电子,
离子键主要特征是没有方向性和饱和性。
由于离子的电荷分布是球形对称的,它在空间 各个方向与带相反电荷的离子的静电作用是相 同的,并不存在某一方向吸引力更大的问题, 因此离子键没有方向性。只要空间条件允许, 每一个离子可以吸引尽可能多的带相反电荷的 离子,并不受离子本身所带电荷的限制,因此 离子键也没有饱和性。当然,这并不意味着一 个阴、阳离子周围排列的带相反电荷离子的数 目可以是任意的。实际上,在离子晶体中,每 一个阴、阳离子中周围排列的带相反电荷离子 的数目都是固定的。
Heitler 和 London 用量子力学处理氢分子形 成的过程中,得到氢分子的能量与核间距之间的 关系曲线。
如果两个氢原子的电子自旋方式相反。当它 们相互接近时,随着核间距减小,系统能量逐渐 降低,当核间距减小到平衡距离时,能量降低到 最低值;如果两个氢原子的电子自旋方式相同, 随着核间距的减小,系统能量逐渐升高。由此可 见,电子自旋方式相反的两个氢原子以核间距R0 相结合,比两个远离的氢原子能量低,可以形成 稳定的分子。而电子自旋相同的两个氢原子接近 时,系统能量升高,且比两个远离的氢原子能量 高,不能形成稳定的分子。
(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。例如:
r(L i)r(N a)r(K )r(R b)r(C s)
r(F)r(C l)r(B r)r(I)
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。
r ( F ) r ( F )r ( F e 3 ) r ( F e 2 ) r ( F e )
(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。例如:
r ( N a + ) > r ( M g + ) > r ( A l 3 + )r ( F ) < r ( O 2 )
当电负性较小的活泼金属元素的原子与电负性
较大的活泼非金属元素的原子在一定条件下相互接 近时,它们都有达到稳定的稀有气体结构的倾向, 活泼金属原子失去最外层电子,形成具有稳定电子 层结构的带正电荷的阳离子;而活泼非金属原子得 到电子,形成具有稳定电子层结构的带负电荷的阴 离子。阴、阳离子之间由于静电引力相互吸引,当 它们充分接近时,原子核之间及电子之间的排斥作 用增大,当阴、阳离子之间吸引作用和排斥作用达 到平衡时,系统的能量降到最低,阴、阳离子间形 成稳定的化学键。这种通过阴、阳离子间的静电作 用而形成的化学键称为离子键 。
NaCl 晶体示意图
二、晶格能
离子键的强度通常用晶格能来度量。在 标准状态下使单位物质的量离子晶体变为气
态阳离子和气态阴离子时所吸收的能量称为
晶格能,用符号
E
表示。
la
晶格能可利用 Born‐Haber 循环计算得
到。现以NaCl为例,可以设想反应分为以下
几个步骤进行:
N a ( s )+1 / 2 C l2f Hm (NaCl) N a C l ( s )
电子构型为 ns2np6nd1~9,如
等。
离子的电子构型对离子键的强度有一定的
影响,因此对离子化合物的性质也有一定的影
响。
第二节 共价键的价键理论
一、共价键的本质 二、价键理论的基本要点 三、共价键的类型
一、共价键的本质
1916 年,美国化学家Lewis 提出了经典共价 键理论。Lewis 认为:分子中的每个原子都有达 到稳定的稀有气体结构的倾向,在非金属原子组 成的分子中,原子达到稀有气体稳定结构不是通 过电子的得失,而是通过共用一对或几对电子来 实现的。这种由共用电子对所形成的化学键称为 共价键。
(一)离子半径
与原子一样,单个离子也不存在明确界面。 所谓离子半径,是根据离子晶体中阴、阳离子的 核间距测出的,并假定阴、阳离子的平衡核间距 为阴、阳离子的半径之和。离子半径可用X 射线 衍射法测定,如果已知一个离子的半径,就可求 出另一个离子的半径。
离子半径具有如下规律: (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。例如: