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吉林大学无机化学大课课件-化学键与分子结构.ppt

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吉林大学无机化学大课课件-化学键与分子结构.ppt

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文档介绍

文档介绍:无机化学
第4章化学键与分子结构
Chapter 4 Chemical bond and molecular structure
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基本内容和重点要求
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离子键理论
共价键理论
金属键理论
分子间作用力
理解共价键的饱和性和方向性及σ键和π键的区别;掌握杂化轨道理论的要点,并说明一些分子的构型;掌握分子轨道理论的基本要点,同核双原子分子和异核双原子分子的分子轨道式及能级图;掌握分子的极化,分子间力及氢键等
4——1 离子键理论
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离子键的形成
离子键特点
离子特征
离子晶体
晶格能
在 20 世纪最初的 20 年里,随着原子结构的秘密逐渐被揭示,原子与原子之间的相互作用,离子与离子之间的相互作用,引起科学界的关注,
产生了化学键理论。
20 世纪 30 年代前后,量子力学理论的建立及其在化学领域的应用,使得化学键理论及分子结构的研究工作得到飞速发展。
化学键—分子中的两个(或多个)原子之间的相互作用。
1. 形成过程
以 NaCl 为例。
第一步:电子转移形成离子:
Na-e —— Na+, Cl+e —— Cl-
第二步:靠静电吸引,形成化学键。 Na+和Cl-在静电引力的作用下接近,并稳定在使体系势能最低的距离上。
相应的电子构型变化:
2s2 2p6 3s1 —— 2s2 2p6 , 3s2 3p5 —— 3s2 3p6
得到Ne 和 Ar 的稀有气体原子的结构,形成稳定离子。根据得失电子的个数,可以确定离子化合物中元素的化合价。例如***化钠中Na 为+1 价,Cl 为-1 价。
§4-1 离子键理论
1—1 离子键的形成
1916 年德国科学家 Kossel ( 科塞尔) 提出离子键理论。
体系的势能与核间距之间的关系如图所示:
V
0
Vr0
r0
r
横坐标:核间距 r ;
纵坐标:体系的势能V。
纵坐标的零点:当 r 无穷大时,两核之间无限远时的势能。
r = r0 ,V 有极小值,此时体系最稳定,表明形成离子键。
因此,离子相互吸引,保持一定距离时,体系最稳定。这就意味着形成了离子键。 r0 和键长有关,而 V 和键能有关。
V
0
V
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。
下面来考察 Na+ 和 Cl - 彼此接近的过程中,势能 V 的变化。
图中可见: 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。
极性增大
非极性共价键极性共价键离子键
化合物中不存在百分之百的离子键,即使是 NaF 的化学键,其中也有共价键的成分。即除离子间靠静电相互吸引外,尚有共用电子对的作用。
X > ,实际上是指离子键的成分大于 50 %。
(1) 元素的电负性差比较大
X > ,发生电子转移,形成离子键;
X < ,不发生电子转移,形成共价键。
但离子键和共价键之间,并非可以截然区分的。可将离子键视为极性共价键的一个极端,而另一极端则为非极性共价键。
2. 离子键的形成条件
Na+ 2s2 2p6, Cl- 3s2 3p6 ,
转移一个电子即达到稀有气体稳定结构。
Ag+ 4d10 , Zn2+ 3d10 ,
转移一个或两个电子即达到 d轨道全充满的稳定结构。
(2).易形成稳定离子
形成离子键的两个原子,只需转移少数的电子,就应达到稳定电子构型。
而 C 和 Si 原子的电子构型为 s2p2,要失去或得到四个电子,才能形成稳定离子,比较困难。所以 C 和 Si 一般不形成离子键。l4,SiF4 等,均为共价化合物。
(3).形成离子键时释放能量多
Na(s)+1/2Cl2 (g)=NaCl (s) H=- kJ·mol-1
在形成离子键时,以放热的形式,释放较多的能量。

q1 ,q2 分别为正负离子所带电量,
r 为正负离子的核间距离。

与任何方向的电性不同的离子相吸引,所以无方向性;
且只要是正负离子之间,则彼此吸引,即无饱和性。
学****了共价键以后,会加深对这个问题的理解。

X> ,发生电子转移,形成离子键;
X<,不发生电子转移,形成共价键。
1-2 离子键的特点