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1、离子键晶格能共价键价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论、价层电子对互斥理论等金属键理论能带理论解释、金属晶体的紧密堆积结构简介分子间力、氢键离子极化简介第1页/共55页6-1 6-1 离子键理论离子晶体是由阴离子和阳离子通过离子键相互作用形成的晶体。NaCl、KCl、CsCl等。我们只介绍简单阴离子和阳离子构成的晶体和离子键。第2页/共55页氯化钠晶体、晶胞第3页/共55页一、离子键正负离子之间的静电作用形成的化学键离子键。离子键的性质:静电力。离子键的特点:没有饱和性和方向性。第4页/共55页只要空间许可,每个离子周围尽可能多地吸引相反电荷的离子。阳离子越大,周围容纳阴离子的数目越多(阴离子
2、大,周围容纳阳离子也多)。与正离子直接相接触的负离子的数为正离子的配位数。第5页/共55页配位数与正离子与负离子的半径比有关第6页/共55页二、晶格能晶格能大小反应离子化合物的稳定性高低。晶格能高,离子键稳定。晶格能:1 mol离子晶体分解成气态正、负离子吸收的能量。第7页/共55页第8页/共55页离子型化合物通性:大多数为晶状固体,硬度大,易击碎(脆性高),熔、沸点高,溶解热和汽化热高,熔化态和水溶液导电,多数溶于水。晶格能不能直接测定。利用波恩哈伯循环可以求得。第9页/共55页 H5UH1H2H3H4H6 S1/2DI1E f Hm第10页/共55页三、影响离子键强度的因素离子晶体中,离子
3、电荷高形成的晶体,晶格能大,熔点高、硬度较大。离子半径大,里子间作用力小,晶格能低,离子键弱。第11页/共55页四、离子半径正负离子形成AB型离子晶体时,引力与斥力平衡时,此时正负离子间可保持一定的平衡距离核间距。d r+r-第12页/共55页同主族从上到下,电子层增加,具有相同电荷数的离子半径增加。Li+Na+K+Rb+Cs+F Cl Br I同周期的主族元素,从左至右离子电荷数升高,最高价离子半径减小第13页/共55页同一元素,不同价态的离子,电荷高的半径小。如:Ti4+Ti3+;Fe3+Fe2 负离子半径一般较大;正离子半径一般较小。第二周期 F 136 pm;Li+60 pm 第四周期
4、 Br 195 pm;K+133 pm 第14页/共55页虽然差了两个周期,F仍比K+的半径大。周期表中对角线上,左上的元素和右下的元素的离子半径相近第15页/共55页共价键电子配对法(价键理论)、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论(分子构型)分子轨道理论简介第16页/共55页分子或晶体中相邻原子间强烈的相互作用力称为化学键。化学键的基本类型有:离子键(电价键)、共价键、配价键和金属键等。第17页/共55页6-2 共 价 键第18页/共55页1、知识复习H O H、H Cl、O=C=O、H H,这些分子中的单线和双线表示两个原子之间相互作用了“1”价和“2”价“3”价等。弗兰克兰的化合价概念:元
5、素的最高化合价等于元素在周期系里的族序数。元素的化合价没有正负之分。第19页/共55页2、路易斯结构式他解释弗兰克兰的结构式中的“短棍”为两个原子各出一个电子配成对;单线表示共用了一对电子、双线公用两对电子。弗兰克兰的化合价解释为:能够提供形成共用电子对的电子数。第20页/共55页原子在形成分子时有倾向于通过共用电子对而使它们的最外层的电子数转为8电子稳定结构的能力称为八偶律。用“共用电子对”维系的化学作用称为共价键。第21页/共55页分子中用于形成共价键的电子键合电子(成键电子)。形成分子的原子最外层轨道中除了键合电子外,还有没参与成键的电子对,这样的电子对被称为孤对电子。在结构式中以小点表
6、示。第22页/共55页NH3孤对电子孤对电子化学键第23页/共55页Lewis结构式(Lewis structrure)也称为电子结构式(electronic structrure)。Lewis结构式给出了分子的价电子总数和电子在分子中的分配情况。第24页/共55页Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型,解释了电负性差比较小的元素之间原子的成键事实。但Lewis没有说明这种键的实质,适应性不强。在解释BCl3,PCl5 等未达到稀有气体结构的分子时遇到困难。第25页/共55页第26页/共55页 价 键 理 论第27页/共55页1 1、价键理论(VB法)的基本要点:具有自旋相反、未
7、成对电子的两个原子相互接近,原子的电子云(原子轨道)重叠,形成共价键。第28页/共55页(1 1)能量最低原理:生成化学键的原子轨道的能量低、能量尽量相近,以便形成稳定的结合。原子轨道重叠原则第29页/共55页(2 2)电子云最大重叠:成键电子的电子云重叠越多,核间电子云密度越大,形成的共价键越牢固。形成共价键时,电子云总是尽可能达到最大程度的重叠,这叫电子云最大重叠原理。第30页/共55页原子轨道在重叠时要有一个对称因素,原子轨道达到有效的、最大程度的重叠。第31页/共55页对称轴第32页/共55页s电子云与px电子云重叠原子轨道的有效重叠第33页/共55页X+X+sp+pzz+pz第34页
8、/共55页对称面第35页/共55页第36页/共55页2 2、共价键的本质:两原子组成分子,相互接近时,在两核间电子云密度增大,体系能量降低,生成稳定的化学键。此种状态为分子的基态,反之为排斥态(见下图)。第37页/共55页第38页/共55页氢分子的能量曲线第39页/共55页3 3、共价键的特点:本质是电性的:两原子核对共用成键电子的负电区域的吸引。原子轨道最大程度的重叠:电子属于分子所有,只是在两核间出现的概率大。第40页/共55页成键轨道有效重叠方向 沿对称轴重叠无对称因素第41页/共55页饱和性:原子中未成对的电子数等于原子所能形成的共价键数目,这就是共键价的饱和性。方向性:满足最大重叠原
9、理,沿原子轨道的对称因素(键轴或对称面)重叠。4、共价键的性质第42页/共55页原子轨道角度部分函数值符号相同的可以有效重叠,生成共价键。第43页/共55页5 5、共价键的类型键:电子云以“头碰头”方式相重叠;电子云沿键轴(两核间连线)呈圆柱形对称分布,重叠部分绕轴旋转任何角度形状不会改变。第44页/共55页键示意图第45页/共55页 H H第46页/共55页键:成键电子云的对称轴相平行,以“肩并肩”方式相重叠;电子云重叠部分是通过键轴的一个平面具有对称性。第47页/共55页X轴是键对称轴XOZ平面是其对称面第48页/共55页 YOZ 平面是成键轨道通过键轴的节面。则 键的对称性可以描述为:对通过键轴的节面呈反对称。第49页/共55页对称面电子云有效重叠部分键示意图 第50页/共55页对称面(节面)键 轴第51页/共55页例:N2价层结构:?2s22px12py12pz1。px电子云沿x轴重叠形成键,N原子剩下的两个p电子云与键轴垂直,以“肩并肩”方式重叠形成两个键。第52页/共55页N2分子形成示意图 第53页/共55页两个原子之间生成的共价键,只有一个是键,第二个和第三个共价键都是键。第54页/共55页感谢您的观看!第55页/共55页
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