文档介绍：第九章分子结构
分子结构主要包含分子中相邻原子间强烈的相互作用力-化学键、分子或晶体的空间构型、分子间作用力以及分子结构与物质性质的关系等问题。
第一节离子键
正、负离子间通过静电作用而形成的化学键叫做离子键。由离子键形成的化合物称为离子化合物,离子化合物存在的形式是离子晶体。
一、离子键理论的基本要点
1、离子键的形成与本质
以NaCl的形成为例,离子键形成的过程可描述如下:
如果近似地将离子看作球体,两个距离为r,带有相反电荷Z+和Z-的离子间的吸引势能V吸引为:
第九章
式中ε0为介电常数,e为1个电子所带电量。相反电荷的离子之间,除静电引力外,还存在外层电子之间以及原子核之间的相互排斥作用。排斥势能V排斥与r的关系为:
式中:B和n为常数。因此,正负离子间的总势能为:
据此,正负离子间的总势能V与r的关系可用势能曲线加以描述。
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正、负离子间的V-r关系示意图
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2、离子键的形成条件
离子键形成的条件是相互作用的原子的电负性差值要较大。
离子性百分比可以用来表示键的离子性与共价性的相对大小。离子键的离子性与电负性的关系见下表。
χA-χB
离子性百分比/%
χA-χB
离子性百分比/%
1
55
4
63
9
70
15
76
22
82
30
86
39
89
47
92
单键离子性和两原子电负性差值(χA-χB)之间的关系(AB型化合物)
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,形成离子键,该化合物为离子型化合物;,则可判断它们之间主要形成共价键,该物质为共价型化合物。,所以NaCl晶体键的离子性为71%,是典型的离子型化合物。
,它并不是离子型化合物和共价型化合物的截然界线。,但H-F键仍是共价键。
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例如在氯化钠晶体中,每个Na+离子周围等距离地排列着6个离子,每个离子周围也同样等距离的排列着6个Na+离子。
3、离子键的特性
(1) 离子键没有方向性
(2) 离子键没有饱和性
只要空间位置许可,每个离子可以吸引尽可能多的带相反电荷的离子。在NaCl晶体中,不存在独立的氯化钠分子,NaCl只是氯化钠晶体的化学式(Na+∶
=1∶1),而不是分子式。
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4、晶格能
晶格能(U)可以用来衡量离子键的强度大小。晶格能是指在标准状态下,使离子晶体变为气态正离子和气态负离子时所吸收的能量,单位为kJ·mol-1。
晶格能可以通过玻恩(M. Born)-哈伯(F. Haber)热化学循环计算。例如,已知NaCl(s)的标准生成焓,金属钠的升华热S= kJ·mol-1,Na(s)的电离能I= kJ·mol-1,Cl2的解离能D= kJ·mol-1,Cl的电子亲合能E=- kJ·mol-1。
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各步的能量关系为:
Na(S) + (1/2) Cl2(g) NaCl(s)
S
Na(g) Cl(g)
Na+(g) + Cl-(g)
D/2
I
E
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根据盖斯定律:
所以
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