第七章 化学键与分子结构
第 7 章 化学键与分子 结构
Chapter 7 Chemical Bond and Molecular Structure
本章教学要求
1.认识化学键的本质； 2.掌握离子键的形成及其特点； 3.掌握离子的特征； 4.掌握价键理论的内容；会用价键理论解释共价键的 特征，会用价电子对互斥理论和杂化轨道理论解释 简单的分子结构； 5.初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分子轨道 特点； 6.理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论 解释固体分类； 7.认识分子间作用力和氢键的本质，会解释其对物质性 质的影响。
第二节 离子键理论
第七章 化学键与分子结构
7.2.2 离子的特征
离子化合 物的性质
取决于
离子键 的强度
取 决 于
1. 离子电荷 (charge) 去电子数目。
正、负离 子的性质
◆ 正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于原子失 ◆ 负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于原子 获得电子的数目；出现在离子晶体中的负离子还可 是多原子离子。
Li+
②8e-构型
Be2+ 、H- .
——最外层有8个e-的离子 IA M+ 、IIA M2+ F- 、 Cl- 、Br- 、I- 、O2- 、N3- 、S2第二节 离子键理论
第七章 化学键与分子结构
③18e-构型 —最外层有18个电子的离子.
Cu+ 、 Ag+ 、Au+ Zn2+ 、Cd2+ 、Hg2+
×
×
Cu2+ [Ar]3d94s0 Pb2+ 1s 22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d106s26p0 [Xe]4f145d106s26p0
第二节 离子键理论
第七章 化学键与分子结构
（2）离子的电子构型 －－主要是针对正离子 ①2e-构型 ——最外层有2个e-的离子
离子键形成的条件：原子间的电负性差值＞2.0
第二节
离子键理论
第七章 化学键与分子结构 （2）离子键的特点 ● 本质是静电引力（库仑引力） ● 没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定） ● 键的离子性与元素的电负性有关
NaCl
CsCl
第二节
离子键理论
第七章 化学键与分子结构 xA-xB 离子性百分率(%) 离子键中键的极性 离子键中键的离子性 0.2 01 元素电负性的关系 0.4 04 与元素电负性的关系 0.6 09 0.8 15 1.0 22 1.2 30 1.4 39 1.7 50 1.8 55 2.0 63 2.2 70 2.4 76 XA-XB﹥1.70单键具有50%以 也可用 Hannay & Smyth 公式 2.6 82 上的离子性即形成离子化合 2.8 86 来计算键的离子性。 物，否则，XA-XB﹤1.70则形 3.0 89 成共价化合物 .)+3.5 (△x)2]×100% 离子性 =[16(△x 3.2 92
第三节
晶格能
第七章 化学键与分子结构
晶格能对离子晶体物理性质的影响
对同一类型的晶体，离子电荷数越大，半径越小，晶格能 越大，离子键越牢固，晶体的熔沸点越高。
第三节
晶格能
第一节 化学键的定义
第七章 化学键与分子结构
7.2 离子键理论
7.2.1 离子键及其特点
（1）离子键的形成
形成化学键 -450 kJ· mol-1
第二节 离子键理论
第七章 化学键与分子结构
V 0 V0 r0
r
r > r0 ，当 r 减小时，正负离子靠静电相互吸引，势能 V 减小，体系趋于稳定。
离子键理论
第七章 化学键与分子结构 离子半径的变化规律 a ) 同主族从上到下，具有相同电荷数的离子半径增加。 Li+< Na+ < K+ < Rb+ < Cs+； F－< Cl－< Br－< I－ b ) 同周期的主族元素，从左至右正离子的半径随电荷数的升 高而减小，而负离子的半径增大。 Na + > Mg 2 + > Al 3 + K + > Ca 2 + Cl - ＜S2-＜P3c ) 同一元素，不同价态的正离子，电荷高的半径小。
第二节 离子键理论
第七章 化学键与分子结构
2. 离子半径
离子半径概念 将离子晶体中的离子看成是相切的球 r+ d r-
体，正负离子的核间距 d 是 r + 和 r－ 之
和。 d 值可由晶体的 X 射线衍射实验测定得到，
例如 MgO d = 210 pm 。
1926年，哥德希密特 ( Goldschmidt ) 用光学方法测得F－和O2得到一系列离子半径－哥德希密特半径 。
第三节
晶格能
第七章 化学键与分子结构
二、晶格能的计算
------Born-Haber循环法----Hess定律的应用 Na(s) + 1/2Cl2(g) △rHmθ＝ △fHmθ(NaCl) NaCl(s) △rH1＝S(升华热) Na(g) + 1/2 Cl2(g) △rH2＝1/2D(离解能) Na(g) + Cl (g)
第一节
化学键的定义
第七章 化学键与分子结构 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
Pauling L在《The Nature of The Chemical Bond》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，化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力。
如 Ti4 + < Ti3 + ；
Fe3 + < Fe2 +
d ) 同一元素的正离子半径＜原子半径＜负离子半径
第二节
离子键理论
第七章 化学键与分子结构
3、离子的电子层结构 （1）基态离子的电子排布
64s2 Fe [Ar]3d 26
Fe2+ [Ar]3d44s2 [Ar]3d64s0
Fe3+ [Ar]3d34s2 [Ar]3d54s0
第二节 离子键理论
的半径，分别为133pm 和132pm。 结合 X 射线衍射所得的d值，
第七章 化学键与分子结构 1927 年，Pauling 把最外层电子到核的距离，定义为离 子半径。并利用有效核电荷等数据，求出一套离子半径 数值，被称为 Pauling 半径 。
一般采用Pauling半径
第二节
第七章 化学键与分子结构
注：
离子的电子构型不同， 对应的化合物性质不同 Na+，K+ —— 8e-构型， Ag+，Cu+ ——18e-构型， 因而它们的化合物的性质有差别， IA 、 IB 元素的最外层均 NaCl 、KCl 有 1易溶于水 个电子，均可形成 +1 氧 化数的离子，如 Na+ ， K+ ， 难溶于水 AgCl、CuCl 均为白色沉淀， Ag+，Cu+，但它们的电子构 型不同。
④(18+2)e-构型
------ 最外层2个电子、
次外层18个电子的离子
Pb2+ 、Sn2+ 、 Bi3+ 、Tl+
⑤(9—17)e-不规则构型 Ti3+ 、V3+ 、 Cr2+ 、Cr3+ Mn2+、 Fe3+ 、 Fe2+ 、Co3+ Co2+ 、 Ni2+ 、 Cu2+
第二7.1 化学键的定义 7.2 离子键理论 7.3 共价键理论 7.4 金属键理论 7.5 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
7.1 化学键的定义
1. 什么是化学键
2Na (s) + Cl2 (g) 银灰色 颜色 固体 状态 极强 导电性 通电下 黄绿色 气体 极弱 2NaCl (s) 白色 晶体 极弱，熔融导电
r < r0 ，当 r 减小时，V 急剧上升。因为Na+和Cl－彼此 再接近时，电子云之间的斥力急剧增加，导致势能骤然 上升。 r = r0 ，V 有极小值，此时体系最稳定，形成离子键。
第二节 离子键理论
第七章 化学键与分子结构
离子键：由原子间发生电子的转移，形成 正负离子，并通过静电引力作用 而形成的化学键。
△rH5＝－U(晶格能)
△rH3＝ I(电离能)
Na+(g) + Cl(g) △rH4＝－E(亲和能)
第三节 晶格能
Na+(g) + Cl-(g)
第七章 化学键与分子结构
△rHmθ＝ △fHmθ(NaCl)
＝ △ rH 1 ＋ △ rH 2 ＋ △ rH 3 ＋ △ rH 4 ＋ △ rH 5 ＝S + 1/2D + I + (-E) + (-U) S=109KJ/mol； D=242KJ/mol； I=496KJ/mol； E=349KJ/mol； △fHmθ(NaCl) = -411KJ/mol 将数据代入得： U=788KJ/mol
第二节
离子键理论
第七章 化学键与分子结构
7.2.3 晶格能
一、含义
在pθ、指定温度下，由气态正离子和负离子 结合形成1mol离子晶体所释放出的能量。
M ( g ) X ( g ) MX (s)
晶格能常用U表示，单位是KJ/mol。
晶格能为负值，但通常取其绝对值，教材中所给数
据也为绝对值。