离子的电荷上课讲义.ppt

《离子的电荷上课讲义.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《离子的电荷上课讲义.ppt（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、离子的电荷教学基本要求 1.掌握离子键、共价键、氢键的概念及特点。2.掌握现代价键理论和杂化轨道理论的基本要点、键及健的特征、了解杂化杂化轨道理论的应用。3.了解分子极性，熟悉分子间力类型、特点、产生原因;知道氢键的应用。4.了解离子晶体、分子晶体和原子晶体的特点。第一节 离子键化学键(chemical bond)：分子或晶体中相邻两原子或离子间的强烈作用力，成键能量约为几十到几百千焦每摩。化学键 共价键(配位键)离子键金属键一、离子键一、离子键一、离子键一、离子键1916 年德国科学家 Kossel(科塞尔)提出离子键理论（一）（一）离子键的形成离子键的形成(以以 NaCl 为例为例)NaN

2、ae Nae Na+，Cl +e ClCl +e Cl相应的电子构型变化：相应的电子构型变化：Na：2s2s2 2 2p2p6 6 3s3s1 1 2s 2s2 22p2p6 6，Cl：3s3s2 23p 3p 5 5 3s 3s2 23p 3p 6 6形成形成Ne Ne 和和 ArAr的稀有气体原子的结构，形成了稳定的离子。的稀有气体原子的结构，形成了稳定的离子。NaCl离子键的形成表示如下：离子键：离子键：由阴、阳离子之间通过静电作用所形成的化学键 第一节 离子键成键原子电负性差值在成键原子电负性差值在1.71.7以上以上,一般形成的是离子键。一般形成的是离子键。1.离子键没有方向性 离子

3、的电荷分布是球形对称的，每个离子在任何方向与带相反电荷离子的静电作用都相同，所以离子键没有方向性。2.离子键没有饱和性 在离子晶体中，每个离子尽可能多地吸引带相反电荷的离子，并不受离子本身的电荷数的限制，因此离子键没有饱和性。（二）离子键的特点离子键的作用力实质是静电引力。第一节 离子键（三）影响离子键强度的因素第一节 离子键1.离子的电荷离子的电荷 离子键的实质是阴、阳离子的静电作用，离子所带电荷越多，与带相反电荷的离子之间的静电作用越强，形成的离子键强度就越大，离子化合物亦越稳定。2.离子的半径离子的半径例如，熔点例如，熔点CaOCaO（25672567）NaNa2 2O O（920920

4、）离子可以近似视为球体，离子的核间距离就等于阴阳离子的半径之和。离子的离子半径越小，作用力就越大，键也越牢固。（四）离子晶体第一节 离子键 离子键形成的化合物称为离子化合物。通常以晶体形式存在，称为离子晶体，此类晶体熔点和沸点较高。离子晶体特点：离子晶体特点：在常温下以固态存在；熔点和沸点较高；常温下蒸气压极低；晶体本身不导电，但在水溶液中或熔融状态时能够导电；易溶于水，但在有机溶剂中难溶。氯化钠晶体图氯化钠晶体图NaCl（五）离子的极化第一节 离子键离子在电场中产生诱导偶极的现象称为离子的极化现象。离子作为带电微粒，自身可以产生电场，使其它离子变形，离子的这种能力称为极化能力。阳离子的极化作

5、用占主要地位，而阴离子的变形性是主要的。一般来说，阳离子半径越小，电荷越多，极化能力越强；阴离子半径越大，电荷越多，越容易被极化。离子极化会使无机化合物的溶解度、熔点、颜色等物理性离子极化会使无机化合物的溶解度、熔点、颜色等物理性质发生变化。质发生变化。为什么下列各物质溶解度依次减小、为什么下列各物质溶解度依次减小、颜色逐渐加深？颜色逐渐加深？AgF（白色）AgCl（白色）AgBr（淡黄色）AgI（黄色）为什么为什么Na2S易溶于水，易溶于水，ZnSZnS难溶于水？难溶于水？用离子极化观点解释用离子极化观点解释.第一节 离子键第二节 共价键 一、价键理论（一）共价键的形成（以H2分子形成为例）

6、两氢原子靠近，原子轨道重叠，核间电子云密度增大，系统能量降低，形成稳定共价键。H2的形成表示为：原子间通过原子轨道重叠所形成的化学键，称为共价键共价键。共价键的本质是电性的，是两核间的电子云密集区对两核的吸引力。（二）价键理论 价键理论又称电子配对法，简称VB法，其基本要点如下：1.具有自旋相反的成单电子的原子相互接近时，原子轨道叠，核间电子云密度增大，形成稳定的化学键。一个原子有几个未成对的电子，就能与几个自旋相反的电子配对成键（电子配对原理）。2.形成共价键的原子轨道重叠越多，核间电子云的密度越大，形成的共价键越牢固。因此，原子轨道尽可能采取最大重叠的方向形成共价键（最大重叠原理）。第二节

7、 共价键第二节 共价键 （三）共价键的类型 键按成键重叠方式：键 正常共价键按电子对来源：配位共价键 第二节 共价键 1.键：原子轨道沿键轴（成键核间连线，设为x轴）以“头碰头”方式进行重叠，重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布。如s-s、s-px 和px-px 轨道重叠。键的特点：键的特点：沿着对称轴分布，可以任意旋转；重叠程度大，较稳定，不易断裂，化学活性小，可以独立存在于两原子之间。第二节 共价键 2.键 两个原子的原子轨道沿着键轴方向以“肩并肩”的方式发生重叠。键特点：键特点：不能绕着键轴任意旋转，重叠程度较小，不稳定，化学反应中易断裂。第二节 共价键 例如，N2分子中的共价叁键，两个N原子

8、以一个键和两个键结合，N2分子的结构可表示为NN。结论：结论：原子轨道重叠形成共价键时，首先以“头碰头”最大程度重叠产生键，其次以“肩并肩”侧面重叠形成键。键可以单独存在，而键不能单独存在，只能与键共存于双键或叁键中。稳定性是键键 键键第二节 共价键（四）配位键 共价键形成时，共用电子对仅由一个原子单独提供，这样形成的共价键称为配位共价键，简称配位键。例如，配位键的形成条件：配位键的形成条件：提供共用电子对的原子价电子层有孤对电子；接受共用电子对的原子价电子层有空轨道。配位键用“”表示，从孤对电子的提供者指向接受者。第二节 共价键（五）共价键的特点 1.共价键的饱和性共价键的饱和性 一个电子与

9、另一个电子配对后，就不能再与其它原子的电子配对。例如，氢原子只有一个未成对电子，只能形成一个共价键。稀有气体原子没有未成对电子，原子间不能成键，常以单原子的形式存在。第二节 共价键 2.共价键的方向性 共价键形成时，成键电子的原子轨道重叠程度越大，共价键越稳定。s轨道球形对称，p、d、f轨道在空间都有一定的伸展方向。原子轨道的伸展方向和最大重叠原理决定了共价键具有方向性。原子轨道有正值、负值之分，只有同号重叠（正号与正号部分、负号与负号部分），原子轨道才能有效重叠。第二节 共价键HCl分子的形成，以（a）的方式重叠为有效成键：第二节 共价键二、杂化轨道理论价键理论说明了共价键的形成，解释了共价

10、键的方向性和饱和性，但阐明多原子分子的空间构型却遇到困难。鲍林和斯莱脱在价键理论的基础上提出了杂化轨道理论。Linus Pauling 杂化轨道理论实质上仍属于现代价键理论，但在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了价键理论。第二节 共价键 （一）杂化轨道理论要点 1.原子在形成分子时，同一原子中能量相近的不同原子轨道相互混合，组合成一组新的原子轨道，称为杂化轨道。轨道重新组合的过程称为杂化。2.杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的总数。3.杂化轨道的成键能力增强。杂化后的轨道形状发生改变，一端突出肥大，因此，形成共价键时重叠程度增大，共价键更稳定。第二节 共价键（二）杂化轨道的类型 1

11、.sp杂化 第二节 共价键以BeCl2分子的形成为例：（Be:2s2）第二节 共价键2.sp2杂化：第二节 共价键以BF3分子的形成为例。（B:2s22p1）第二节 共价键3.sp3杂化 第二节 共价键以CH4分子的形成为例：（C:2s22p2）spsp3 3等性杂化等性杂化 CHCH4 4分子的空间构型分子的空间构型以上所讨论的每种杂化形成的杂化轨道都是完全相同的，称等性杂化。以上所讨论的每种杂化形成的杂化轨道都是完全相同的，称等性杂化。第二节 共价键4.sp3不等性杂化 H2O和NH3分子中的O原子、N原子都属于sp3不等性杂化。O O原子的原子的spsp3 3不等性杂化不等性杂化 H H

12、2 2O O分子的空间构型分子的空间构型第二节 共价键sp3不等性杂化:sp3不等性杂化不等性杂化NH3NH3分子的空间构型分子的空间构型 第二节 共价键三、共价键参数 （一）键长 键长是成键原子核间的平均距离，单位常用pm（皮米）。共价键的键长越小，共价键越强，形成的共价键就越牢固。相同原子间的键长顺序是：单键双键叁键。能够表征共价键性质的物理量称为共价键参数。共价键参数主要有键能、键长、键角。例：CC键长为154 pm；CC键长为134pm；CC键长为120 pm 第二节 共价键 （二）键能 键能是衡量化学键强弱的物理量，常用单位是kJ/mol。在298K、101.3kPa下，将1mol气

13、态分子AB解离成气态基态原子A和B所需要的能量称为键解离能。键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子就越稳定。键能大小顺序为叁键双键单键。第二节 共价键一些双原子分子的键能和某些键的平均键能 第二节 共价键 （三）键角 键角是分子中共价键之间的夹角，是决定分子几何构型的主要参数。根据分子中的键角和键长可确定分子的空间构型。键角是反映分子空间构型的一个重要参数。如H2O分子中的键角为10445，分子为V形结构；CO2分子中的键角为180，分子为直线形结构。NH3分子中，HNH键角为107.18，可以推断NH3分子是三角锥形的极性分子。第二节 共价键四、分子晶体和原子晶体 晶体按其结构微粒和作用力的

14、不同可以分金属晶体、离子晶体、分子晶体和原子晶体四种基本类型。（一）分子晶体 晶格点是分子。非金属单质和某些化合物在降温凝聚时都能形成分子晶体。特点：特点：此类晶体的熔点低、硬度小、挥发性较大，常温常压下呈气态或液态。固态或熔融状态下均不导电，其溶解遵守“相似相溶”原理。例如：O2、CO2是气体，乙醇、醋酸是液体。第二节 共价键 （二）原子晶体 晶格点是原子，原子间以共价键相结合，形成空间立体网状结构，破坏这类化学键需要消耗较多的能量。特点：特点：熔点和沸点很高，硬度很大。一般不导电、不导热、溶解性差。多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体材料。例如金刚石、硅晶体、SiO2、SiC

15、等。在原子晶体中不存在单个的小分子，整个晶体看作是一个巨型分子。第三节 分子间作用力和氢键一、分子的极性 根据共价分子中正、负电荷重心是否重合，将分子分为极性分子和非极性分子。正、负电荷重心不重合的分子称为极性分子；正、负电荷重心重合的分子称为非极性分子。第三节 分子间作用力和氢键分子的极性键的极性分类1.极性分子2.非极性分子 1.极性共价键2.非极性共价键联系双原子分子两者统一多原子分子两者不一定统一（与电负性和分子空间构型有关）分子的极性与键的极性例如，CO2、BeCl2、CH4等分子，结构对称，键的极性可以抵消是非极性分子；H2O、H2S分子，空间构型是角形，NH3分子空间构型为三角锥

16、，分子结构不对称，正、负电荷重心不重合，都是极性分子。第三节 分子间作用力和氢键 一、分子的极性 1873年荷兰物理学家范德华提出了分子间存在着作用力，由此分子间作用力也称为范德华力。分子间作用力根据产生的原因和特点，可以分为取向力、诱导力和色散力。分子间作用之于力的特点：分子间作用之于力的特点：1.是静电引力，作用能比化学键小 12个数量级；2.作用范围只有几十到几百pm；3.不具有方向性和饱和性；4.大多数分子以色散力为主。荷兰物理学家范德华荷兰物理学家范德华第三节 分子间作用力和氢键（一）取向力 极性分子相互接近时，两极因电性的同性相斥、异性相吸，使分子发生相对转动，称之为取向。极性分子

17、的固有偶极而产生的相 互作用力，称为取向力。第三节 分子间作用力和氢键 （二）诱导力 极性分子和非极性分子相互作用力。第三节 分子间作用力和氢键 （三）色散力 非极性分子瞬间偶极而产生的相互作用力。色散力存在于所有分子之间，并且是一种主要的作用力。结论：结论：非极性分子之间，只有色散力；极性分子与非极性分子之间，既有诱导力也有色散力；而极性分子与极性分子之间，存在着取向力、诱导力和色散力。第三节 分子间作用力和氢键 结论：结论：结构相似的同系列物质，相对分子量越大，分子间作用力越强。例如卤族元素单质，例如卤族元素单质，常温下：状态：状态：F2(气体)Cl2(气体)Br2(液体)I2（固体）颜色

18、：颜色：无色黄绿色红棕色紫黑色第三节 分子间作用力和氢键 三、氢键三、氢键 同族元素的氢化物的沸点和熔点一般随相对分子质量的增大而增高，HF、NH3、H2O的沸点比同族氢化物反常的高，表明它们分子间存在着另一种特殊的作用力，这种作用力就是氢键。第三节 分子间作用力和氢键 氢键的特点氢键的特点:1.氢键的键能化学键弱得多，一般在42 kJmol-1 下，它比但比分子间作用力强。2.氢键具有饱和性和方向性。饱和性是共价键H原子通常只能形成1个氢键；方向性是以H原子为中心的3个原子XHY尽可能在一条直线上。因此，氢键看作是较强的、有方向性和饱和性的因此，氢键看作是较强的、有方向性和饱和性的分子间作用

19、力。分子间作用力。第三节 分子间作用力和氢键 （一）氢键的形成 X-电负性大、半径小，与氢原子形成共价键 Y-电负性大、半径小，外层有孤对电子，与氢形成氢键 氢键的表示：XHY X，Y=F、O、N（虚线所示为氢键）H H2 2O O分子间氢键分子间氢键 第三节 分子间作用力和氢键 （二）氢键的类型 氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两种。水分子间、HF分子间或HF与水分子间形成的都是分子间氢键。邻硝基苯酚可以形成分子内氢键。HFHFHFHFHFHF第三节 分子间作用力和氢键（三）氢键对物质物理性质的影响 1.对物质的熔点和沸点的影响：化合物分子内形成氢键，一般沸点和熔点低。2.对物质溶解度的影响：溶质和溶剂间形成氢键，可使溶解度增大；若溶质分子内形成氢键，则在极性溶剂中溶解度小，而在非极性溶剂中溶解度增大。学学 习习 小小 结结 （一）化学键（一）化学键 1.离子键 2.共价键 3.晶体：离子晶体、分子晶体和原子晶体 （二）共价键理论（二）共价键理论 1.现代价键理论 2.杂化轨道理论 （三）分子间作用力（三）分子间作用力 1.取向力、诱导力和色散力。2.氢键49 谢谢观看！谢谢观看！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢