化学键和分子结构精选PPT.ppt

关于化学键和分子结构第1页，讲稿共105张，创作于星期日=0 1.7共价键（非极性）共价键（非极性）1.71.7金属键金属键D D 001.51.5离子键离子键化学键：共价键，离子键，金属键化学键：共价键，离子键，金属键阿尔莱德阿尔莱德 罗州罗州标度电负性标度电负性例外：例外：HF，=4.1 2.2=1.9,2.2=1.9,共价键共价键共价键共价键第2页，讲稿共105张，创作于星期日1.1.经典的路易斯学说经典的路易斯学说(Lewis:美国物理化学家美国物理化学家)两个原子通过共用一对两个原子通过共用一对价电子价电子的互相作用称为共价键的互相作用称为共价键共用一对电子的共价键共用一对电子的共价键 共价单键共价单键共用二对电子的共价键共用二对电子的共价键 共价双键共价双键共用三对电子的共价键共用三对电子的共价键 共价叁键共价叁键由由一一个个原原子子单单方方面面提提供供一一对对电电子子与与另另一一个个原原子子共共用用而而形形成成的的 共共价价键称为键称为 配位共价键或共价配键配位共价键或共价配键 1.共价键共价键价价电电子子指指原原子子核核外外电电子子中中能能与与其其它它原原子子相相互互作作用用形形成成化化学学键键的的电子。一般是原子的最外层电子电子。一般是原子的最外层电子第3页，讲稿共105张，创作于星期日路易斯（路易斯（Lewis）结构式：）结构式：孤对电子：未成键的价层电子对孤对电子：未成键的价层电子对“”表示共享一对电子形成共价键表示共享一对电子形成共价键H2O2N2Lewis认认为为，分分子子中中原原子子之之间间可可以以共共享享电电子子对对而而使使每每个个原原子子具具有有稳稳定定的的稀稀有有气气体体电电子子结结构构。因因此此，Lewis结结构构式式的的写法规则又称八隅体规则（即写法规则又称八隅体规则（即8电子结构）。例外：电子结构）。例外：PCl5第4页，讲稿共105张，创作于星期日Lewis共共价价键键概概念念初初步步解解释释了了一一些些简简单单非非金金属属原原子子间间形形成成共共价价分分子子的的过过程程及及其其与与离离子子键键的的区区别别。所所以以一一些些简简单单分分子子的的Lewis结结构构式式至至今今仍仍为为化化学学家家们们所所采采用用。但但Lewis共共价价键键概概念念有其局限性：有其局限性：不不能能阐阐明明共共价价键键的的本本质质，不不能能说说明明为为什什么么共共用用电电子子对对就就能能使使两个原子牢固结合两个原子牢固结合八八隅隅体体规规则则的的例例外外很很多多。该该规规则则能能较较好好地地适适用用于于第第二二周周期期元元素素的的原原子子，但但其其它它周周期期某某些些元元素素的的原原子子并并不不完完全遵守此规则全遵守此规则第5页，讲稿共105张，创作于星期日1927年年德德国国物物理理学学家家海海特特勒勒（W.Heitler,1904 1981）和和伦伦敦敦（F.W.London,1900 1954）首首先先把把量量子子力力学学应应用用到到分分子子结结构构中中，建建立立和和求求解解了了氢氢分分子子的的薛薛定定谔谔方方程程，揭揭示示了了氢氢分分子子中中每每个个原原子子共共用用一一对对电电子子形形成成化化学学键键的的本本质质，指指出出只只有有自自旋旋相反的未成对电子才能形成共价键。相反的未成对电子才能形成共价键。1930年年，美美国国化化学学家家鲍鲍林林（L.Pauling,1901 1994）和和德德国国物物理理学学家家斯斯莱莱特特（J.C.Slater,1900 1976）把把海海特特勒勒和和伦伦敦敦的的电电子子对对成成键键理理论论推推广广到到多多种种单单质质和和化化合合物物中中，从从而形成了现代价键理论，简称而形成了现代价键理论，简称VB理论或电子配对理论。理论或电子配对理论。第6页，讲稿共105张，创作于星期日1.2.1.2.价键理论（又称电子配对理论，简称 VB法）现代价键理论的现代价键理论的要点：要点：A.形成共价键的两个必要条件形成共价键的两个必要条件 （1）2个个原原子子的的价价层层轨轨道道上上必必须须有有不不成成对对电电子子（成成单单电电子子），且自旋相反，且自旋相反（2）2个个原原子子轨轨道道必必须须要要有有最最大大程程度度的的重重叠叠：沿沿着着原原子子轨轨道电子云密度最大的方向发生重叠道电子云密度最大的方向发生重叠B.共价键的本质共价键的本质由由于于原原子子相相互互接接近近时时轨轨道道重重叠叠（即即波波函函数数叠叠加加），原原子子间间通过共用自旋相反的电子对使能量降低而成键通过共用自旋相反的电子对使能量降低而成键第7页，讲稿共105张，创作于星期日 共价键的本质共价键的本质价价键键理理论论继继承承了了Lewis学学说说中中共共享享电电子子对对的的概概念念，但但它它是是在在量量子子力力学学的的基基础础上上发发展展起起来来的的，指指出出这这对对成成键键电电子子是是自自旋旋相相反反的的，而而且且电电子子不不是是静静止止的的，是是运运动动的的，并并且且在在核核间间有有较大的几率分布。较大的几率分布。第8页，讲稿共105张，创作于星期日共价键的特点：饱和性和方向性共价键的特点：饱和性和方向性 饱饱和和性性：根根据据价价键键理理论论，2个个原原子子价价层层轨轨道道上上的的2个个不不成成对对电电子子可可以以通通过过自自旋旋相相反反的的方方式式配配对对成成键键，已已经经配配对对的的电电子子不不能能再再与与其其它它原原子子中中的的不不成成对对电电子子成成键键，因因此此，一一个个原原子子可可能能与与其其它它原原子子形形成成共共价价键键的的数数目目取取决决于于该该原原子子价价层层轨轨道道上上的的不不成对电子数目，不成对电子用完了，就不能再形成共价键。成对电子数目，不成对电子用完了，就不能再形成共价键。H2 H2O O2 N2 NH3方方向向性性：根根据据价价键键理理论论，不不同同原原子子的的原原子子轨轨道道只只有有沿沿电电子子云云密密度度最最大大的的方方向向重重叠叠才才能能发发生生最最大大程程度度的的重重叠叠，从从而形成稳定的共价键。而形成稳定的共价键。第9页，讲稿共105张，创作于星期日共价键的类型：共价键的类型：键和键和 键键 键键：凡凡是是原原子子轨轨道道沿沿着着电电子子云云密密度度最最大大的的方方向向重重叠叠所所形形成的键都是成的键都是 键（头碰头）键（头碰头）s s H2s Px 沿沿x轴方向重叠轴方向重叠 HClPx Px 沿沿x轴方向重叠轴方向重叠 Cl2 第10页，讲稿共105张，创作于星期日 键键 s s 键键 s px 键键 px px 键键 第11页，讲稿共105张，创作于星期日 键：键：2个原子的个原子的Py轨道沿着轨道沿着x轴轴或或z轴方向，轴方向，“肩肩”并并“肩肩”而形成的键而形成的键 Px Px 沿沿y轴或轴或z轴轴方向重叠方向重叠 Py Py 沿沿x轴或轴或z轴方向重叠轴方向重叠 Pz Pz 沿沿x轴或轴或y轴方向重叠轴方向重叠 键的电子云重叠程度比键的电子云重叠程度比 键差，因而没有键差，因而没有 键稳定。键稳定。围绕键围绕键轴，轴，键可以旋转，键可以旋转，键不能旋转键不能旋转第12页，讲稿共105张，创作于星期日 键键 py py 键键 pz pz 键键 第13页，讲稿共105张，创作于星期日Px Py 或或 Py Pz或或Px Pz：既不能形成：既不能形成 键，也不能形成键，也不能形成 键键 s Px：沿：沿y轴轴或或z轴方向既不能形成轴方向既不能形成 键，也不能形成键，也不能形成 键键 一一般般，共共价价单单键键都都是是 键键，共共价价双双键键包包括括一一个个 键键和和一一个个 键，共价叁键包括一个键，共价叁键包括一个 键和两个互相垂直的键和两个互相垂直的 键。键。第14页，讲稿共105张，创作于星期日氧分子和氮分子的成键氧分子和氮分子的成键 O2 1s22s22p4 N2 1s22s22p3键键轴是轴是z轴轴第15页，讲稿共105张，创作于星期日 水分子中二个 OH 键的键角为 104.45 氨分子中三个 NH 键的键角为 107.3 简简单单的的价价键键理理论论不不能能解解释释分分子子的的空空间间构构型型，也也不不能能解解释释CH4分子中能形成分子中能形成4个共价键个共价键第16页，讲稿共105张，创作于星期日1.3.杂化轨道理论杂化轨道理论杂化：同一个原子的原子轨道进行线性组合杂化：同一个原子的原子轨道进行线性组合中心原子：中心原子：BF3 BeCl2 CH4 H2O Pauling指指出出，在在有有外外来来干干扰扰时时，能能量量相相近近的的ns轨轨道道和和np轨轨道道可可以以通通过过线线性性组组合合形形成成一一组组能能量量相相等等的的杂杂化化轨轨道道。sp sp2 sp3杂化杂化(1s)(2s2p)(3s3p)(4s3d4p)(5s4d5p)(6s4f5d6p)(7s5f6d7p)简简单单的的价价键键理理论论描描述述了了共共价价键键的的本本质质，并并且且解解释释了了共共价价键键的的特特点点，但但在在解解释释分分子子的的空空间间结结构构时时却却遇遇到到了了困困难难，为为了了解解释释分分子子的的空空间间结结构构，1931年年Pauling提提出出了了原原子子轨轨道道的的杂杂化化，从而丰富和发展了价键理论。从而丰富和发展了价键理论。第17页，讲稿共105张，创作于星期日如如果果nd轨轨道道或或(n-1)d轨轨道道和和ns、np轨轨道道的的能能量量相相差差不不大大，则则d轨道也可能参与杂化轨道也可能参与杂化nd ns np:外轨型杂化轨道外轨型杂化轨道 sp3d sp3d2杂化杂化(n-1)d ns np:内轨型杂化轨道内轨型杂化轨道 dsp3 d2sp3杂化杂化原原子子间间通通过过杂杂化化轨轨道道重重叠叠成成键键的的理理论论叫叫杂杂化化轨轨道道理理论论，是价键理论的组成部分是价键理论的组成部分第18页，讲稿共105张，创作于星期日 sp杂化轨道杂化轨道 第19页，讲稿共105张，创作于星期日sp杂杂化化轨轨道道：同同个个中中心心原原子子的的1个个ns轨轨道道和和1个个np轨轨道道组组合合成成2个个能能量量相相等等的的sp杂杂化化轨轨道道，杂杂化化后后更更加加有有利利于于形成形成 键。键。sp杂杂化化轨轨道道的的空空间间指指向向：2个个sp杂杂化化轨轨道道互互成成180o，直直线形线形BeCl2 ：sp p第20页，讲稿共105张，创作于星期日sp2杂杂化化轨轨道道：同同个个中中心心原原子子的的1个个ns轨轨道道和和2个个np轨轨道道组组合成合成3个能量相等的个能量相等的sp2杂化轨道。杂化轨道。sp2杂杂化化轨轨道道的的空空间间指指向向：3个个sp2杂杂化化轨轨道道的的夹夹角角是是120o，且在同一平面上，平面三角形，且在同一平面上，平面三角形BF3 ：sp2 psp3杂杂化化轨轨道道：同同个个中中心心原原子子的的1个个ns轨轨道道和和3个个np轨轨道道组组合成合成4个能量相等的个能量相等的sp3杂化轨道。杂化轨道。sp3杂杂化化轨轨道道的的空空间间指指向向：4个个sp3杂杂化化轨轨道道的的夹夹角角是是109o28，四面体，四面体CH4 ：sp3 s第21页，讲稿共105张，创作于星期日sp2和和sp3 杂化轨道的空间指向杂化轨道的空间指向 sp2杂杂化化轨轨道道 sp3杂杂化化轨轨道道 平面三角形平面三角形四面体四面体第22页，讲稿共105张，创作于星期日 CHCH4分子分子第23页，讲稿共105张，创作于星期日sp3d杂杂化化轨轨道道：同同个个中中心心原原子子的的1个个ns轨轨道道、3个个np轨轨道道和和1个个nd轨道组合成轨道组合成5个能量相等的个能量相等的sp3d杂化轨道。杂化轨道。sp3d杂杂化化轨轨道道的的空空间间指指向向：5个个sp3d杂杂化化轨轨道道的的夹夹角角是是90o、120o，三角双锥，三角双锥PCl5 ：sp3d psp3d2杂杂化化轨轨道道：同同个个中中心心原原子子的的1个个ns轨轨道道、3个个np轨轨道道和和2个个nd轨道轨道组合成组合成6个能量相等的个能量相等的sp3d2杂化轨道。杂化轨道。sp3d2杂杂化化轨轨道道的的空空间间指指向向：6个个sp3d2杂杂化化轨轨道道的的夹夹角角是是90o，八面体八面体SF6 ：sp3d2 p第24页，讲稿共105张，创作于星期日PCl5 第25页，讲稿共105张，创作于星期日杂杂化化轨轨道道 键键角角 杂杂化化轨轨道的空道的空间间指向指向实例实例sp180o直线形直线形BeCl2sp2120o平面三角形平面三角形BF3sp3109o28四面体四面体CH4sp3d90o120o三角双三角双锥锥PCl5sp3d290o八面体八面体SF6第26页，讲稿共105张，创作于星期日按按杂杂化化轨轨道道理理论论，一一组组原原子子轨轨道道线线性性组组合合可可能能形形成成一一组组完完全全等等同同的的杂杂化化轨轨道道；也也可可能能形形成成一一组组不不完完全全等等同同的的杂杂化轨道，这样的杂化形式称为化轨道，这样的杂化形式称为不等性杂化不等性杂化。CH3Cl：3个个C H键键之之间间的的夹夹角角为为110.5o，略略大大于于正正四四面面体体夹角（夹角（109o28）。）。sp3杂化杂化 第27页，讲稿共105张，创作于星期日2.价层电子对互斥理论（价层电子对互斥理论（VSEPR法）法）VSEPR：分分子子的的共共价价键键中中的的成成键键电电子子对对以以及及价价层层的的孤孤对对电电子子由由于于相相互互排排斥斥作作用用而而趋趋向向尽尽可可能能彼彼此此远远离离，分分子子尽尽可可能能采取对称的结构。采取对称的结构。价层电子对：成键电子对价层电子对：成键电子对+价层的孤对电子价层的孤对电子分分子子的的形形状状（即即几几何何构构型型）取取决决于于中中心心原原子子周周围围价价层层电电子子对对的的数目和价层的孤对电子的数目数目和价层的孤对电子的数目NH3：成键电子对：成键电子对3对，孤对电子对，孤对电子1对，价层电子对对，价层电子对4对对中心原子：中心原子：BF3 COCl2 CO(NH2)2 H2O H3O+第28页，讲稿共105张，创作于星期日 不同数量价层电子对的空间排列不同数量价层电子对的空间排列直线形直线形平面三角形平面三角形四面体四面体三角双锥三角双锥五角双锥五角双锥八面体八面体第29页，讲稿共105张，创作于星期日 如何计算如何计算中心原子中心原子周围价层电子对的数目周围价层电子对的数目?=（中心原子的价电子数（中心原子的价电子数 +与中心原子成键的原子数与中心原子成键的原子数 +负离子电荷数负离子电荷数 正离子电荷数）正离子电荷数）/2中心原子的价电子数？中心原子的价电子数？2A:2;3A:3;4A:4;5A:5;6A:6;7A:7;8A:82B:2SO42-:+2;H3O+:1第30页，讲稿共105张，创作于星期日O、S、Se、Te作为成键原子，不计数。作为成键原子，不计数。成成键键原原子子与与中中心心原原子子形形成成1个个双双键键，则则扣扣1，与与中中心心原原子子形形成成叁叁键键，则则扣扣2，但但O、S、Se、Te与与中中心心原原子子形形成成双双键，则不扣。键，则不扣。2.5 3 1.5 2 单电子算成一对电子单电子算成一对电子只含共价单键只含共价单键中心原子的价层电子对总数；中心原子的价层电子对总数；中心原子的杂化态中心原子的杂化态；价层电子对排列的几何形状（名称和图示）；价层电子对排列的几何形状（名称和图示）；分子的几何结构分子的几何结构（名称和图示）（名称和图示）第31页，讲稿共105张，创作于星期日分子结构按价层电子对排斥模型的分类分子结构按价层电子对排斥模型的分类 价层电子对价层电子对总数总数 价层电子对价层电子对的空间排列的空间排列 分子式分子式 分子结构分子结构 2(sp)直线形直线形 AX2 直线形直线形 3(sp2)平面三角形平面三角形AX3 平平 面面 三三 角角 形形 AX2E V 形形 第32页，讲稿共105张，创作于星期日2对（对（sp杂化）杂化）BeCl2(2+2)/2=2Hg(CH3)2(2+2)/2=23对（对（sp2杂化）杂化）平面三角形：平面三角形：BF3(3+3)/2=3V形：形：SnCl2(4+2)/2=3第33页，讲稿共105张，创作于星期日价层电子对价层电子对总数总数 价层电子对价层电子对的空间排列的空间排列 分子式分子式 分子结构分子结构 4(sp3)四面体四面体 AX4 四四 面面 体体 AX3E 三三 角角 锥锥 AX2E2 V 形形 第34页，讲稿共105张，创作于星期日4对（对（sp3杂化）杂化）四面体：四面体：CH4(4+4)/2=4三角锥：三角锥：NH3(5+3)/2=4V形：形：H2O(6+2)/2=4与与中中心心原原子子成成键键的的原原子子之之间间不不能能形形成成化化学学键键，即即X与与X之间不能成键。之间不能成键。P4(?)：不能用：不能用VSEPR法，正四面体法，正四面体第35页，讲稿共105张，创作于星期日价层电子对价层电子对 总数总数 价层电子对价层电子对的空间排列的空间排列 分子式分子式 分子结构分子结构 5(sp3d)三角双锥三角双锥 AX5三角三角 双锥双锥 AX4E 翘翘翘翘 板形板形 AX3E2 T 形形 AX2E3 直直 线线 形形 第36页，讲稿共105张，创作于星期日5对（对（sp3d杂化）杂化）三角双锥三角双锥:PCl5PF3Cl2翘翘板形：翘翘板形：SF4(6+4)/2=5T形：形：IF3(7+3)/2=5直线形：直线形：XeF2(8+2)/2=5电负性大的元素放在较远的位置！电负性大的元素放在较远的位置！第37页，讲稿共105张，创作于星期日价层电子对价层电子对总数总数 价层电子对价层电子对的空间排列的空间排列 分子式分子式 分子结构分子结构 6(sp3d2)八面体八面体 AX6 八八 面面 体体 AX5E 四四 方方 锥锥 AX4E2 平面平面正方正方 形形 第38页，讲稿共105张，创作于星期日6对（对（sp3d2杂化）杂化）八面体：八面体：SF6(6+6)/2=6四方锥：四方锥：IF5(7+5)/2=6平面正方形：平面正方形：XeF4(8+4)/2=6第39页，讲稿共105张，创作于星期日含多键分子的分子结构含多键分子的分子结构2对：对：sp杂化杂化CO24/2=2乙炔乙炔(4+2 2)/2=23对：对：sp2杂化杂化平面三角形：平面三角形：HCHO(4+2)/2=3乙烯乙烯(4+3 1)/2=3HCOO(4+1+1)/2=34对：对：sp3杂化杂化5对：对：sp3d杂化杂化6对：对：sp3d2杂化杂化第40页，讲稿共105张，创作于星期日 价层电子对排斥规则价层电子对排斥规则 规则一：规则一：孤电子对对孤电子对的排斥孤电子对对孤电子对的排斥 孤电子对对成键孤电子对对成键 电子对的排斥电子对的排斥 成键电子对对成键电子对的排斥成键电子对对成键电子对的排斥CH4：109109o28 NH3:107.3107.3o H2 2O:104.45104.45o o第41页，讲稿共105张，创作于星期日CH4109o28107.3o104.45oNH3H2Osp3杂化杂化第42页，讲稿共105张，创作于星期日畸畸变变 SFSF4ClFClF3 3XeF2 2 sp3d杂化杂化畸畸变变 第43页，讲稿共105张，创作于星期日规则二：中心原子的电负性愈大，成键电子对之间的排规则二：中心原子的电负性愈大，成键电子对之间的排规则二：中心原子的电负性愈大，成键电子对之间的排规则二：中心原子的电负性愈大，成键电子对之间的排 斥也愈大；配位原子的电负性愈大，成键电子斥也愈大；配位原子的电负性愈大，成键电子 对之间的排斥愈小。对之间的排斥愈小。对之间的排斥愈小。对之间的排斥愈小。中心原子的电负性愈大中心原子的电负性愈大 氮族元素氢化物氮族元素氢化物NH3PH3AsH3SbH3 HAH107.3 93.3 91.8 91.3 配位原子的电负性愈大配位原子的电负性愈大 PCl3PBr3PI3 XPX100.1 101.5 102 第44页，讲稿共105张，创作于星期日规则三：规则三：多键对多键的排斥多键对多键的排斥 多键对单键多键对单键 的排斥的排斥 单键对单键的排斥单键对单键的排斥 分分子子 XCX XCOF2C=O112.5 123.2 Cl2C=O111.3 124.3 H2C=O118 121(NH2)2C=O118 O2O2 O22 键能键能:O2+O2O2 O22 键长键长:O2+O2O2 F2 键能键能:F2+F2 键长键长:F2+F2 F2+的分子轨道能级图的分子轨道能级图第74页，讲稿共105张，创作于星期日4.1.4.1.离子键的特点离子键的特点4.离离子子键键NaCl1916年年德德国国化化学学家家Kossel根根据据惰惰性性气气体体原原子子具具有有稳稳定定结结构构的的事事实实提提出了离子键理论。出了离子键理论。第75页，讲稿共105张，创作于星期日离离子子键键：原原子子间间通通过过正正、负负离离子子电电性性吸吸引引 的互相作用称为离子键。的互相作用称为离子键。离子键存在的实验依据离子键存在的实验依据 1)1)离子化合物的熔融盐导电；离子化合物的熔融盐导电；2)2)离子化合物的水溶液导电；离子化合物的水溶液导电；3)3)X射线衍射实验对晶体中各质点电子相对射线衍射实验对晶体中各质点电子相对 密度的测量。密度的测量。第76页，讲稿共105张，创作于星期日(1)(1)离子键的本质是静电引力（库仑力）离子键的本质是静电引力（库仑力）离离子子的的电电荷荷越越大大，离离子子间间的的距距离离越越小小(一一定定范范围围内内)，离离子间引力越大，离子键越强。子间引力越大，离子键越强。(2)(2)无方向性无方向性 无饱和性无饱和性(3)(3)键的离子性与元素电负性的关系。电负性的差值越大，键的离子性与元素电负性的关系。电负性的差值越大，键的离子性越大。键的离子性越大。离子键的特点离子键的特点在在离离子子键键理理论论中中，把把离离子子看看成成是是带带电电的的小小球球，这这些些小小球球在在空空间间各各个个方方向向上上吸吸引引相相反反电电荷荷离离子子的的能能力力都都是是等等同同的的，所所以以形形成成的的离离子子键键就就没没有有方方向向性性。NaCl晶晶体体中中，Na+除除了了和和最最邻邻近近的的6个个Cl 相相互互吸吸引引外外，还还可可以与远层的若干以与远层的若干Cl 相互吸引，从这个意义上讲，离子键没有饱和性。相互吸引，从这个意义上讲，离子键没有饱和性。第77页，讲稿共105张，创作于星期日 4.2.离子键的强度离子键的强度 离离子子键键的的强强度度可可用用晶晶格格能能的的大大小小来来衡衡量量，晶晶格格能能（绝绝对对值值）越大，离子键的强度越强。）越大，离子键的强度越强。晶晶格格能能（U）-由由气气态态离离子子形形成成1mol离离子子晶晶体体的的过过程程中中所所释释放的能量称放的能量称为为晶格能晶格能例如：例如：Na+(g)+Cl-(g)=NaCl(s)H1=U2Al3+(g)+3O2-(g)=Al2O3(s)H2=UCa2+(g)+2F-(g)=CaF2(s)H3=U第78页，讲稿共105张，创作于星期日NA-阿佛伽德罗常数阿佛伽德罗常数 6.022 1023A-马德隆常数（与晶体中原子空间排列有关）马德隆常数（与晶体中原子空间排列有关）CsCl型晶体型晶体A=1.76267；NaCl型晶体型晶体A=1.74756ZnS型晶体型晶体A=1.63806n：波恩指数；：波恩指数；0：真空介电常数：真空介电常数e：1个电子所带的电量；个电子所带的电量；r：正负离子间距离：正负离子间距离晶格能的计算：（晶格能的计算：（a）根据结构进行计算）根据结构进行计算U=(1)Z+,Z：电荷数：电荷数第79页，讲稿共105张，创作于星期日 （b）由热化学数据进行计算）由热化学数据进行计算 波恩波恩-哈勃哈勃（Born-Haber）循环循环 第80页，讲稿共105张，创作于星期日=S+D+I+(-A)+U Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s)H=HfNa(s)=Na(g)H1=S1/2Cl2(g)=Cl(g)H2=1/2DNa(g)=Na+(g)+e-H3=ICl(g)+e-=Cl-(g)H4=-ANa+(g)+Cl-(g)=NaCl(s)H5=U Hf=H1+H2+H3+H4+H5 第81页，讲稿共105张，创作于星期日 氯化钠的氯化钠的 Hf=411.15kJmol-1 金属钠的金属钠的 S =107.32kJmol-1Cl2分子的分子的 D=243.36kJmol-1 气态钠原子的气态钠原子的 I=495.8kJmol-1 气态氯原子的气态氯原子的 A=348.7kJmol-1 氯化钠的实验晶格能：氯化钠的实验晶格能：U=Hf S D I+AU=411.15 107.32 1/2 243.36 495.8+348.7=-787kJmol-1第82页，讲稿共105张，创作于星期日 Hf=H1+H2+H3+H4+U=S+I1+I2+D+(-2A)+U 第83页，讲稿共105张，创作于星期日金金属属原原子子的的半半径径都都比比较较大大，价价电电子子数数目目较较少少，因因此此原原子子核核对对其其本本身身价价电电子子或或其其他他原原子子电电子子的的吸吸引引力力都都较较弱弱，电电子子容容易易从从金金属属原原子子上上脱脱落落成成为为自自由由电电子子或或离离域域电电子子。这这些些电电子子不不再再属属于于某某一一金金属属原原子子，而而可可以以在在整整个个金金属属晶晶体体中中自自由由流流动动，为为整整个个金金属属所所共共有有，留留下下的的正正离离子子就就浸浸泡泡在在这这些些自自由由电电子子的的“海海洋洋”中中。金金属属中中这这种种自自由由电电子子与与正正离离子子间间的的作作用用力力将将金金属属原原子子胶胶合合在在一一起起而而成成为为金金属属晶晶体体，这这种种作作用用力力即即为金属键。为金属键。5.金属键金属键第84页，讲稿共105张，创作于星期日第85页，讲稿共105张，创作于星期日经经典典的的自自由由电电子子“海海洋洋”概概念念虽虽能能解解释释金金属属的的某某些些特特性性，但但关关于于金金属属键键本本质质的的更更加加确确切切的的阐阐述述则则需需借借助助近近代代物物理理的的能带理论。能带理论。金金属属键键强强弱弱可可以以用用金金属属原原子子化化热热来来衡衡量量。金金属属原原子子化化热热是是指指1mol金金属属变变成成气气态态原原子子所所需需要要吸吸收收的的能能量量。一一般般说说来来金金属属原原子子化化热热的的数数值值较较小小时时，这这种种金金属属的的质质地地较较软软，熔熔点点较较低低；而而金金属属原原子子化化热热数数值值较较大大时时，这这种种金金属属质质地地较较硬硬而而且且熔熔点点较高。较高。第86页，讲稿共105张，创作于星期日6.1.分子的极性分子的极性 同核双原子分子同核双原子分子 正负电荷重心重叠正负电荷重心重叠(F2)异核双原子分子异核双原子分子 正负电荷重心不重叠正负电荷重心不重叠(HCl)不同原子对电子不同原子对电子的吸引不相等而使整的吸引不相等而使整个分子的正负电荷重个分子的正负电荷重心不重合的性质称为分子的心不重合的性质称为分子的极性极性,分子的极性用分子的极性用偶极矩偶极矩 描述：描述：=l 常用单位：德拜常用单位：德拜(D)1D=3.336 10-30C m6.分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键第87页，讲稿共105张，创作于星期日 极性分子极性分子 0HClH2ONH3 非极性分子非极性分子 =0 O2CO2BF3CCl4 第88页，讲稿共105张，创作于星期日例例3.下列分子中，非极性分子是（下列分子中，非极性分子是（B）。）。A.PH3B.SO3C.H2SD.SF4第89页，讲稿共105张，创作于星期日6.2.分子间作用力分子间作用力(范德华力）范德华力）分分子子与与分分子子之之间间存存在在着着一一种种比比化化学学键键弱弱得得多多的的相相互互作作用用力力，就就是是靠靠这这种种分分子子间间作作用用力力气气体体分分子子才才能能凝凝聚聚成成相相应应的的液液体和固体。体和固体。1873年年，vanderWaals发发现现实实际际气气体体的的行行为为偏偏离离理理想想气气体体。范范德德华华气气体体方方程程式式中中的的修修正正项项与与分分子子间间作作用用力力有有关关。后后来来人人们们就就把把这这种种分分子子间间作作用用力力称称为为范范德德华华力力。范范德华力包括：取向力、诱导力和色散力。德华力包括：取向力、诱导力和色散力。范德华力特征：范德华力特征：a.强度与强度与1/r6相关相关对距离非常敏感对距离非常敏感b.非常弱的相互作用非常弱的相互作用一般一般220kJmol-1c.无方向性和饱和性无方向性和饱和性第90页，讲稿共105张，创作于星期日(1)取向力取向力(刻松力刻松力)指指极极性性分分子子和和极极性性分分子子之之间间的的作作用用力力。极极性性分分子子是是一一种种偶偶极极子子。这这种种固有偶极子之间的静电引力叫做取向力，也称刻松力固有偶极子之间的静电引力叫做取向力，也称刻松力第91页，讲稿共105张，创作于星期日(2)诱导力诱导力(德拜力德拜力)这这是是发发生生在在极极性性分分子子和和非非极极性性分分子子之之间间以以及及极极性性分分子子和和极极性性分分子子之之间间的的作用力。作用力。当当极极性性分分子子与与非非极极性性分分子子相相遇遇时时，极极性性分分子子的的固固有有偶偶极极所所产产生生的的电电场场，使使非非极极性性分分子子电电子子云云变变形形（即即电电子子云云偏偏向向极极性性分分子子偶偶极极的的正正极极），结结果果使使非非极极性性分分子子正正负负电电荷荷中中心心不不再再重重合合，从从而而形形成成诱诱导导偶偶极极子子。极性分子固有偶极与非极性分子诱导偶极间的这种作用力称为诱导力。极性分子固有偶极与非极性分子诱导偶极间的这种作用力称为诱导力。在在极极性性分分子子之之间间，由由于于它它们们相相互互作作用用，每每一一个个分分子子也也会会由由于于变变形形而而产产生生诱诱导导偶偶极极，使使极极性性分分子子极极性性增增加加，从从而而使使分分子子之之间间的的相相互互作作用用力力也也进一步加强。进一步加强。第92页，讲稿共105张，创作于星期日(3)色散力色散力(伦敦力伦敦力)：非极性分子之间的作用力。：非极性分子之间的作用力。通通常常情情况况下下非非极极性性分分子子的的正正电电荷荷和和负负电电荷荷重重心心是是重重合合的的，但但在在核核外外电电子子的的不不断断运运动动以以及及原原子子核核的的不不断断振振动动过过程程中中，有有可可能能在在某某一一瞬瞬时时产产生生电电子子与与核核的的相相对对位位移移，造造成成正正负负电电荷荷重重心心分分离离，产产生生瞬瞬时时偶偶极极。这这种种瞬瞬时时偶偶极极可可使使和和它它相相邻邻的的另另一一非非极极性性分分子子产产生生瞬瞬时时诱诱导导偶偶极极，于于是是两两个个偶偶极极处处在在异异极极相相邻邻的的状状态态，而而产产生生分分子子间间吸吸引引力力。这这种种由由于于分分子子不不断断产产生生瞬瞬时时偶偶极极而而形形成成的的作作用用力力叫叫做做色色散散力力。虽虽然然瞬瞬时时偶偶极极存存在在的的时时间间极极短短，但但异异极极相相邻邻的的状状态态却却是是不不断断地地重重复复出出现现，使得分子之间始终存在这种作用力。使得分子之间始终存在这种作用力。(a)(b)(c)第93页，讲稿共105张，创作于星期日 取向力取向力诱导力诱导力色散力色散力极性分子极性分子 极性和非极性分子极性和非极性分子 非极性分子非极性分子 第94页，讲稿共105张，创作于星期日范德华力的特征及影响因素：范德华力的特征及影响因素：是是一一种种静静电电力力，只只有有在在分分子子相相距距甚甚近近（约约500pm以以内内）时时才才起起作作用用。当当分分子子稍稍为为远远离离时时，分分子子间间作作用用力力迅迅速速减减弱弱（与与分分子子间间距距离离的的六六次方成反比）。次方成反比）。根根据据量量子子力力学学理理论论计计算算，取取向向力力和和诱诱导导力力都都与与分分子子的的偶偶极极矩矩平平方方成成正正比比。诱诱导导力力还还与与被被诱诱导导的的非非极极性性分分子子或或极极性性分分子子本本身身的的变变形形性性有有关关，越越易易变变形形，作作用用力力越越大大。色色散散力力主主要要与与相相互互作作用用分分子子的的变变形形性性有有关关。一一般般分分子子的的体体积积越越大大，其其变变形形性性也也越越大大，分分子子间间的的色色散散力随之增强。力随之增强。此此外外，除除了了取取向向力力与与温温度度有有关关外外，色色散散力力和和诱诱导导力力受受温温度度影影响响不不大。大。比比化化学学键键弱弱得得多多。化化学学键键能能约约为为100 600kJ mol 1，而而分分子子间间作作用用力力一一般般在在2 20kJ mol 1之之间间，比比化化学学键键能能小小1、2个个数数量量级级。分子间作用力一般没有方向性和饱和性。分子间作用力一般没有方向性和饱和性。第95页，讲稿共105张，创作于星期日F2Cl2Br2I2熔点熔点/C-223-102.4-7.3113.6沸点沸点/C-187.9-34.058.0184.5卤素的熔点与沸点卤素的熔点与沸点作作为为非非极极性性分分子子，分分子子间间色色散散力力随随着着分分子子量量的的增增加加和和分分子子变变形性的增大而加强。因此从形性的增大而加强。因此从F2至至I2熔点和沸点依次升高。熔点和沸点依次升高。第96页，讲稿共105张，创作于星期日稀有气体溶解度的变化稀有气体溶解度的变化(20 C)溶解度溶解度/(cm3/dm3,H2O)He13.8Ne14.7Ar37.9Kr73Xe110.9稀稀有有气气体体从从He到到Xe在在水水中中的的溶溶解解度度依依次次增增大大，也也是是因因为为随随着着原原子子体体积积逐逐渐渐增增加加，致致使使水水分分子子与与稀稀有有气气体体间间的的诱诱导导力力依依次次增增大大的的缘故。缘故。第97页，讲稿共105张，创作于星期日6.3氢氢键键(Hydrogenbond)是是一一种种存存在在于于分分子子之之间间也也存存在在于于分分子子内内部部的的作作用用力力，它它比比化化学学键键弱很多而比范德华力略强。弱很多而比范德华力略强。第98页，讲稿共105张，创作于星期日所所谓谓氢氢键键是是指指分分子子中中与与高高电电负负性性原原子子X以以共共价价键键相相连连的的H原原子子和和另另一一分分子中一个高电负性原子子中一个高电负性原子Y之间所形成的一种作用力之间所形成的一种作用力X-HYX，Y均均是是电电负负性性高高、半半径径小小的的原原子子，最最常常见见的的有有F(4.0)、O(3.5)、N(3.0)原子。原子。当当H原原子子和和F，O，N以以共共价价键键结结合合成成HF、H2O和和NH3等等分分子子时时，成成键键的的共共用用电电子子对对强强烈烈地地偏偏向向于于F,O,N原原子子一一边边，使使得得H原原子子几几乎乎成成为为“裸裸露露”的的质质子子。由由于于质质子子的的半半径径特特别别小小(30pm),它它可可以以把把另另一一分子中的分子中的F，O或或N原子吸引到它的附近而形成氢键原子吸引到它的附近而形成氢键(以虚线代表以虚线代表)。第99页，讲稿共105张，创作于星期日氢键的特征：氢键的特征：(1)比化学键弱很多，但比范德华引力稍强。比化学键弱很多，但比范德华引力稍强。其其键键能能是是指指由由X-HY-R分分解解成成X-H和和Y-R所所需需的的能能量量，约约在在10 40kJ mol 1范围内。范围内。氢氢键键键键长长是是指指X-HY-R中中X原原子子中中心心到到Y原原子子中中心心的的距距离离，它它比比范范德德华华半半径径之之和和要要小小，但但比比共共价价键键键键长长(共共价价半半径径之之和和)要要大大得多。得多。除除F,O,N之之外外，Cl的的电电负负性性和和N基基本本相相