化學(xué)鍵以及分子結(jié)構(gòu)

1、關(guān)于化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)第1頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 = 0 1.7 共價(jià)鍵（非極性） 1.7 金屬鍵 0 0 1.5 離子鍵化學(xué)鍵：共價(jià)鍵，離子鍵，金屬鍵阿爾萊德羅州標(biāo)度電負(fù)性例外：HF， = 4.1 2.2 = 1.9, 共價(jià)鍵第2頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四1.1. 經(jīng)典的路易斯學(xué)說(shuō)(Lewis: 美國(guó)物理化學(xué)家) 兩個(gè)原子通過(guò)共用一對(duì)價(jià)電子的互相作用稱(chēng)為共價(jià)鍵共用一對(duì)電子的共價(jià)鍵 共價(jià)單鍵共用二對(duì)電子的共價(jià)鍵 共價(jià)雙鍵共用三對(duì)電子的共價(jià)鍵 共價(jià)叁鍵由一個(gè)原子單方面提供一對(duì)電子與另一個(gè)原子共用而形成的 共價(jià)鍵稱(chēng)為 配位共價(jià)鍵

2、或共價(jià)配鍵 1. 共價(jià)鍵價(jià)電子指原子核外電子中能與其它原子相互作用形成化學(xué)鍵的電子。一般是原子的最外層電子第3頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四路易斯（Lewis）結(jié)構(gòu)式：孤對(duì)電子：未成鍵的價(jià)層電子對(duì)“”表示共享一對(duì)電子形成共價(jià)鍵H2 O2 N2 Lewis認(rèn)為，分子中原子之間可以共享電子對(duì)而使每個(gè)原子具有穩(wěn)定的稀有氣體電子結(jié)構(gòu)。因此，Lewis結(jié)構(gòu)式的寫(xiě)法規(guī)則又稱(chēng)八隅體規(guī)則（即8電子結(jié)構(gòu)）。例外：PCl5第4頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四Lewis共價(jià)鍵概念初步解釋了一些簡(jiǎn)單非金屬原子間形成共價(jià)分子的過(guò)程及其與離子鍵的區(qū)別。所以一些簡(jiǎn)單

3、分子的Lewis結(jié)構(gòu)式至今仍為化學(xué)家們所采用。但Lewis共價(jià)鍵概念有其局限性：不能闡明共價(jià)鍵的本質(zhì)，不能說(shuō)明為什么共用電子對(duì)就能使兩個(gè)原子牢固結(jié)合八隅體規(guī)則的例外很多。該規(guī)則能較好地適用于第二周期元素的原子，但其它周期某些元素的原子并不完全遵守此規(guī)則第5頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 1927年德國(guó)物理學(xué)家海特勒（W. Heitler, 19041981）和倫敦（F. W. London, 19001954）首先把量子力學(xué)應(yīng)用到分子結(jié)構(gòu)中，建立和求解了氫分子的薛定諤方程，揭示了氫分子中每個(gè)原子共用一對(duì)電子形成化學(xué)鍵的本質(zhì)，指出只有自旋相反的未成對(duì)電子才能形成共價(jià)

4、鍵。 1930年，美國(guó)化學(xué)家鮑林（L. Pauling, 19011994）和德國(guó)物理學(xué)家斯萊特（J. C. Slater, 19001976）把海特勒和倫敦的電子對(duì)成鍵理論推廣到多種單質(zhì)和化合物中，從而形成了現(xiàn)代價(jià)鍵理論，簡(jiǎn)稱(chēng)VB理論或電子配對(duì)理論。 第6頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四1.2.價(jià)鍵理論（又稱(chēng)電子配對(duì)理論，簡(jiǎn)稱(chēng) VB法） 現(xiàn)代價(jià)鍵理論的要點(diǎn)： A. 形成共價(jià)鍵的兩個(gè)必要條件 （1）2個(gè)原子的價(jià)層軌道上必須有不成對(duì)電子（成單電子），且自旋相反 （2）2個(gè)原子軌道必須要有最大程度的重疊：沿著原子軌道電子云密度最大的方向發(fā)生重疊B. 共價(jià)鍵的本質(zhì)由于原子

5、相互接近時(shí)軌道重疊（即波函數(shù)疊加），原子間通過(guò)共用自旋相反的電子對(duì)使能量降低而成鍵第7頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 共價(jià)鍵的本質(zhì)價(jià)鍵理論繼承了Lewis學(xué)說(shuō)中共享電子對(duì)的概念，但它是在量子力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，指出這對(duì)成鍵電子是自旋相反的，而且電子不是靜止的，是運(yùn)動(dòng)的，并且在核間有較大的幾率分布。第8頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四共價(jià)鍵的特點(diǎn)：飽和性和方向性 飽和性：根據(jù)價(jià)鍵理論，2個(gè)原子價(jià)層軌道上的2個(gè)不成對(duì)電子可以通過(guò)自旋相反的方式配對(duì)成鍵，已經(jīng)配對(duì)的電子不能再與其它原子中的不成對(duì)電子成鍵，因此，一個(gè)原子可能與其它原子形成共價(jià)

6、鍵的數(shù)目取決于該原子價(jià)層軌道上的不成對(duì)電子數(shù)目，不成對(duì)電子用完了，就不能再形成共價(jià)鍵。H2 H2O O2 N2 NH3方向性：根據(jù)價(jià)鍵理論，不同原子的原子軌道只有沿電子云密度最大的方向重疊才能發(fā)生最大程度的重疊，從而形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。第9頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四共價(jià)鍵的類(lèi)型：鍵和鍵鍵：凡是原子軌道沿著電子云密度最大的方向重疊所形成的鍵都是鍵（頭碰頭） ss H2sPx 沿x軸方向重疊 HClPxPx 沿x軸方向重疊 Cl2 第10頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 鍵 ss 鍵 spx 鍵 pxpx 鍵 第11頁(yè)，共105頁(yè)，202

7、2年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四鍵：2個(gè)原子的Py軌道沿著x軸或z軸方向，“肩”并“肩”而形成的鍵 PxPx 沿y軸或z軸方向重疊 PyPy 沿x軸或z軸方向重疊 PzPz 沿x軸或y軸方向重疊 鍵的電子云重疊程度比鍵差，因而沒(méi)有鍵穩(wěn)定。圍繞鍵軸， 鍵可以旋轉(zhuǎn)， 鍵不能旋轉(zhuǎn)第12頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 鍵 pypy 鍵 pzpz 鍵 第13頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四PxPy 或 PyPz或PxPz ：既不能形成鍵，也不能形成鍵 sPx：沿y軸或z軸方向既不能形成鍵，也不能形成鍵 一般，共價(jià)單鍵都是鍵，共價(jià)雙鍵包括一個(gè)

8、鍵和一個(gè)鍵，共價(jià)叁鍵包括一個(gè)鍵和兩個(gè)互相垂直的鍵。第14頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四氧分子和氮分子的成鍵 O2 1s22s22p4 N2 1s22s22p3鍵軸是z軸第15頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 水分子中二個(gè) OH 鍵的鍵角為 104.45 氨分子中三個(gè) NH 鍵的鍵角為 107.3簡(jiǎn)單的價(jià)鍵理論不能解釋分子的空間構(gòu)型，也不能解釋CH4分子中能形成4個(gè)共價(jià)鍵第16頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四1.3. 雜化軌道理論雜化：同一個(gè)原子的原子軌道進(jìn)行線性組合中心原子：BF3 BeCl2 CH4 H2O

9、 Pauling指出，在有外來(lái)干擾時(shí)，能量相近的ns軌道和np軌道可以通過(guò)線性組合形成一組能量相等的雜化軌道。 sp sp2 sp3雜化(1s)(2s2p)(3s3p)(4s3d4p)(5s4d5p)(6s4f5d6p)(7s5f6d7p)簡(jiǎn)單的價(jià)鍵理論描述了共價(jià)鍵的本質(zhì)，并且解釋了共價(jià)鍵的特點(diǎn)，但在解釋分子的空間結(jié)構(gòu)時(shí)卻遇到了困難，為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)，1931年P(guān)auling提出了原子軌道的雜化，從而豐富和發(fā)展了價(jià)鍵理論。第17頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四如果nd軌道或(n-1)d軌道和ns、np軌道的能量相差不大，則d軌道也可能參與雜化nd ns np:

10、 外軌型雜化軌道 sp3d sp3d2雜化(n-1)d ns np: 內(nèi)軌型雜化軌道 dsp3 d2sp3雜化原子間通過(guò)雜化軌道重疊成鍵的理論叫雜化軌道理論，是價(jià)鍵理論的組成部分第18頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 sp雜化軌道 第19頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四sp雜化軌道：同個(gè)中心原子的1個(gè)ns軌道和1個(gè)np軌道組合成2個(gè)能量相等的sp雜化軌道，雜化后更加有利于形成鍵。sp雜化軌道的空間指向：2個(gè)sp雜化軌道互成180o，直線形BeCl2 ：spp第20頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四sp2雜化軌道：

11、同個(gè)中心原子的1個(gè)ns軌道和2個(gè)np軌道組合成3個(gè)能量相等的sp2雜化軌道。sp2雜化軌道的空間指向：3個(gè)sp2雜化軌道的夾角是120o，且在同一平面上，平面三角形BF3 ：sp2psp3雜化軌道：同個(gè)中心原子的1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道組合成4個(gè)能量相等的sp3雜化軌道。sp3雜化軌道的空間指向：4個(gè)sp3雜化軌道的夾角是109o28，四面體CH4 ：sp3s第21頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四sp2和sp3 雜化軌道的空間指向 sp2雜化軌道 sp3雜化軌道 平面三角形四面體第22頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 CH4分子第23頁(yè)

12、，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四sp3d雜化軌道：同個(gè)中心原子的1個(gè)ns軌道、3個(gè)np軌道和1個(gè)nd軌道組合成5個(gè)能量相等的sp3d雜化軌道。sp3d雜化軌道的空間指向：5個(gè)sp3d雜化軌道的夾角是90o、120o，三角雙錐PCl5 ：sp3dpsp3d2雜化軌道：同個(gè)中心原子的1個(gè)ns軌道、3個(gè)np軌道和2個(gè)nd軌道組合成6個(gè)能量相等的sp3d2雜化軌道。sp3d2雜化軌道的空間指向：6個(gè)sp3d2雜化軌道的夾角是90o，八面體SF6 ：sp3d2p第24頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四PCl5 第25頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20

13、日，13點(diǎn)21分，星期四雜化軌道 鍵角 雜化軌道的空間指向?qū)嵗?sp180o直線形BeCl2 sp2120o平面三角形BF3 sp3109o28四面體CH4 sp3d90o 120o三角雙錐PCl5 sp3d290o八面體SF6 第26頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四按雜化軌道理論，一組原子軌道線性組合可能形成一組完全等同的雜化軌道；也可能形成一組不完全等同的雜化軌道，這樣的雜化形式稱(chēng)為不等性雜化。CH3Cl：3個(gè)CH鍵之間的夾角為110.5o，略大于正四面體夾角（109o28）。sp3雜化 第27頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四2. 價(jià)

14、層電子對(duì)互斥理論（VSEPR法）VSEPR：分子的共價(jià)鍵中的成鍵電子對(duì)以及價(jià)層的孤對(duì)電子由于相互排斥作用而趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離，分子盡可能采取對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)。價(jià)層電子對(duì)：成鍵電子對(duì) + 價(jià)層的孤對(duì)電子分子的形狀（即幾何構(gòu)型）取決于中心原子周?chē)鷥r(jià)層電子對(duì)的數(shù)目和價(jià)層的孤對(duì)電子的數(shù)目NH3：成鍵電子對(duì)3對(duì)，孤對(duì)電子1對(duì)，價(jià)層電子對(duì)4對(duì)中心原子：BF3 COCl2 CO(NH2)2 H2O H3O+ 第28頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 不同數(shù)量?jī)r(jià)層電子對(duì)的空間排列直線形平面三角形四面體三角雙錐五角雙錐八面體第29頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四

15、如何計(jì)算中心原子周?chē)鷥r(jià)層電子對(duì)的數(shù)目?=（中心原子的價(jià)電子數(shù) + 與中心原子成鍵的原子數(shù) + 負(fù)離子電荷數(shù) 正離子電荷數(shù)）/ 2中心原子的價(jià)電子數(shù)？2A: 2; 3A: 3; 4A: 4; 5A: 5; 6A: 6; 7A: 7; 8A: 82B: 2SO42-: + 2; H3O+: 1第30頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四O、S、Se、Te作為成鍵原子，不計(jì)數(shù)。成鍵原子與中心原子形成1個(gè)雙鍵，則扣1，與中心原子形成叁鍵，則扣2，但O、S、Se、Te與中心原子形成雙鍵，則不扣。2.5 3 1.5 2 單電子算成一對(duì)電子只含共價(jià)單鍵中心原子的價(jià)層電子對(duì)總數(shù)；中心原子

16、的雜化態(tài)；價(jià)層電子對(duì)排列的幾何形狀（名稱(chēng)和圖示）；分子的幾何結(jié)構(gòu)（名稱(chēng)和圖示）第31頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四分子結(jié)構(gòu)按價(jià)層電子對(duì)排斥模型的分類(lèi) 價(jià)層電子對(duì)總數(shù) 價(jià)層電子對(duì)的空間排列 分子式 分子結(jié)構(gòu) 2 (sp) 直線形 AX2 直線形 3 (sp2)平面三角形 AX3 平 面 三 角 形 AX2E V 形 第32頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四2對(duì)（sp雜化）BeCl2 (2 + 2) / 2 = 2 Hg(CH3)2 (2 + 2) / 2 = 23對(duì)（sp2雜化）平面三角形：BF3 (3 + 3) / 2 = 3 V形：Sn

17、Cl2 (4 + 2) / 2 = 3第33頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四價(jià)層電子對(duì)總數(shù) 價(jià)層電子對(duì)的空間排列 分子式 分子結(jié)構(gòu) 4 (sp3) 四面體 AX4 四 面 體 AX3E 三 角 錐 AX2E2 V 形 第34頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四4對(duì)（sp3雜化）四面體：CH4 (4 + 4) / 2 = 4 三角錐：NH3 (5 + 3) / 2 = 4V形：H2O (6 + 2) / 2 = 4與中心原子成鍵的原子之間不能形成化學(xué)鍵，即X與X之間不能成鍵。P4 (?)：不能用VSEPR法，正四面體第35頁(yè)，共105頁(yè)，202

18、2年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四價(jià)層電子對(duì) 總數(shù) 價(jià)層電子對(duì)的空間排列 分子式 分子結(jié)構(gòu) 5 (sp3d) 三角雙錐 AX5 三角 雙錐 AX4E 翹翹 板形 AX3E2 T 形 AX2E3 直 線 形 第36頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四5對(duì)（sp3d雜化）三角雙錐 : PCl5 PF3Cl2 翹翹板形：SF4 (6 + 4) / 2 = 5 T形：IF3 (7 + 3) / 2 = 5直線形：XeF2 (8 + 2) / 2 = 5電負(fù)性大的元素放在較遠(yuǎn)的位置！第37頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四價(jià)層電子對(duì)總數(shù) 價(jià)層電子對(duì)的

19、空間排列 分子式 分子結(jié)構(gòu) 6 (sp3d2) 八面體 AX6 八 面 體 AX5E 四 方 錐 AX4E2 平面正方 形 第38頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四6對(duì)（sp3d2雜化）八面體：SF6 (6 + 6) / 2 = 6四方錐：IF5 (7 + 5) / 2 = 6平面正方形：XeF4 (8 + 4) / 2 = 6第39頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四含多鍵分子的分子結(jié)構(gòu)2對(duì)：sp雜化 CO2 4 / 2 = 2 乙炔 (4 + 2 2) / 2 = 23對(duì)：sp2雜化平面三角形：HCHO (4 + 2) / 2 = 3乙烯

20、(4 + 3 1) / 2 = 3 HCOO (4 + 1 + 1) / 2 = 34對(duì)：sp3雜化 5對(duì)：sp3d雜化6對(duì)：sp3d2雜化 第40頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 價(jià)層電子對(duì)排斥規(guī)則 規(guī)則一： 孤電子對(duì)對(duì)孤電子對(duì)的排斥 孤電子對(duì)對(duì)成鍵 電子對(duì)的排斥 成鍵電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥CH4：109o28 NH3: 107.3o H2O: 104.45o第41頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四CH4109o28107.3o104.45oNH3 H2Osp3雜化第42頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四畸變

21、SF4 ClF3 XeF2 sp3d雜化 畸變 第43頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四規(guī)則二：中心原子的電負(fù)性愈大，成鍵電子對(duì)之間的排 斥也愈大；配位原子的電負(fù)性愈大，成鍵電子 對(duì)之間的排斥愈小。 中心原子的電負(fù)性愈大 氮族元素氫化物 NH3 PH3 AsH3 SbH3 HAH 107.3 93.3 91.8 91.3 配位原子的電負(fù)性愈大 PCl3 PBr3 PI3 XPX 100.1 101.5 102 第44頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四規(guī)則三： 多鍵對(duì)多鍵的排斥 多鍵對(duì)單鍵 的排斥 單鍵對(duì)單鍵的排斥 分 子 XCX XCO F2

22、C=O 112.5 123.2 Cl2C=O 111.3 124.3 H2C=O 118 121 (NH2)2C=O 118 O2 O2 O22 鍵能: O2+ O2 O2 O22 鍵長(zhǎng): O2+ O2 O2 F2 鍵能: F2+ F2 鍵長(zhǎng): F2+ F2 F2+的分子軌道能級(jí)圖 第74頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四4.1. 離子鍵的特點(diǎn)4. 離 子 鍵NaCl1916年德國(guó)化學(xué)家Kossel根據(jù)惰性氣體原子具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的事實(shí)提出了離子鍵理論。第75頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四離子鍵：原子間通過(guò)正、負(fù)離子電性吸引 的互相作用稱(chēng)為離

23、子鍵。 離子鍵存在的實(shí)驗(yàn)依據(jù) 1) 離子化合物的熔融鹽導(dǎo)電； 2) 離子化合物的水溶液導(dǎo)電； 3) X射線衍射實(shí)驗(yàn)對(duì)晶體中各質(zhì)點(diǎn)電子相對(duì) 密度的測(cè)量。第76頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四(1) 離子鍵的本質(zhì)是靜電引力（庫(kù)侖力）離子的電荷越大，離子間的距離越小(一定范圍內(nèi))，離子間引力越大，離子鍵越強(qiáng)。(2) 無(wú)方向性 無(wú)飽和性(3) 鍵的離子性與元素電負(fù)性的關(guān)系。電負(fù)性的差值越大，鍵的離子性越大。離子鍵的特點(diǎn)在離子鍵理論中，把離子看成是帶電的小球，這些小球在空間各個(gè)方向上吸引相反電荷離子的能力都是等同的，所以形成的離子鍵就沒(méi)有方向性。NaCl晶體中，Na+除了和最

24、鄰近的6個(gè)Cl相互吸引外，還可以與遠(yuǎn)層的若干Cl相互吸引，從這個(gè)意義上講，離子鍵沒(méi)有飽和性。第77頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 4.2. 離子鍵的強(qiáng)度 離子鍵的強(qiáng)度可用晶格能的大小來(lái)衡量，晶格能（絕對(duì)值）越大，離子鍵的強(qiáng)度越強(qiáng)。晶格能（U） - 由氣態(tài)離子形成 1 mol離子晶體的過(guò)程中所釋放的能量稱(chēng)為晶格能例如：Na+(g) + Cl-(g) = NaCl(s) H1 = U2Al3+(g) + 3O2-(g) = Al2O3(s) H2 = UCa2+(g) + 2F-(g) = CaF2(s) H3 = U第78頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13

25、點(diǎn)21分，星期四NA- 阿佛伽德羅常數(shù) 6.0221023A - 馬德隆常數(shù)（與晶體中原子空間排列有關(guān)）CsCl型晶體 A = 1.76267； NaCl型晶體 A = 1.74756ZnS型晶體 A = 1.63806n：波恩指數(shù)；0：真空介電常數(shù)e：1個(gè)電子所帶的電量；r：正負(fù)離子間距離晶格能的計(jì)算：（a）根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算 U = (1 )Z+, Z：電荷數(shù)第79頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 （b）由熱化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 波恩-哈勃（Born-Haber）循環(huán) 第80頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四= S + D + I + (-A

26、) + U Na(s) + 1/2Cl2(g) = NaCl(s) H = Hf Na(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頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 氯化鈉的 Hf = 411.15 kJmol-1 金屬鈉的 S = 107.32 kJmol-1 Cl2分子的 D = 243.

27、36 kJmol-1 氣態(tài)鈉原子的 I = 495.8 kJmol-1 氣態(tài)氯原子的 A = 348.7 kJmol-1 氯化鈉的實(shí)驗(yàn)晶格能： U = Hf S D I + A U = 411.15 107.32 1/2 243.36 495.8 + 348.7 = -787 kJmol-1第82頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 Hf = H1 + H2 + H3 + H4 + U = S + I1 + I2 + D + (-2A) + U 第83頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四金屬原子的半徑都比較大，價(jià)電子數(shù)目較少，因此原子核對(duì)其本身價(jià)

28、電子或其他原子電子的吸引力都較弱，電子容易從金屬原子上脫落成為自由電子或離域電子。這些電子不再屬于某一金屬原子，而可以在整個(gè)金屬晶體中自由流動(dòng)，為整個(gè)金屬所共有，留下的正離子就浸泡在這些自由電子的“海洋”中。金屬中這種自由電子與正離子間的作用力將金屬原子膠合在一起而成為金屬晶體，這種作用力即為金屬鍵。 5. 金屬鍵第84頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四第85頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四經(jīng)典的自由電子“海洋”概念雖能解釋金屬的某些特性，但關(guān)于金屬鍵本質(zhì)的更加確切的闡述則需借助近代物理的能帶理論。金屬鍵強(qiáng)弱可以用金屬原子化熱來(lái)衡量。金屬原

29、子化熱是指1 mol金屬變成氣態(tài)原子所需要吸收的能量。一般說(shuō)來(lái)金屬原子化熱的數(shù)值較小時(shí)，這種金屬的質(zhì)地較軟，熔點(diǎn)較低；而金屬原子化熱數(shù)值較大時(shí)，這種金屬質(zhì)地較硬而且熔點(diǎn)較高。 第86頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 6. 1. 分子的極性 同核雙原子分子 正負(fù)電荷重心重疊(F2) 異核雙原子分子 正負(fù)電荷重心不重疊(HCl) 不同原子對(duì)電子的吸引不相等而使整個(gè)分子的正負(fù)電荷重心不重合的性質(zhì)稱(chēng)為分子的極性 , 分子的極性用偶極矩 描述： = l 常用單位：德拜(D) 1 D = 3.33610-30 Cm6. 分子間作用力和氫鍵第87頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月2

30、0日，13點(diǎn)21分，星期四 極性分子 0 HCl H2O NH3 非極性分子 = 0 O2 CO2 BF3 CCl4 第88頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四例3. 下列分子中，非極性分子是（ B ）。 A. PH3 B. SO3 C. H2S D. SF4 第89頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四6.2. 分子間作用力 (范德華力） 分子與分子之間存在著一種比化學(xué)鍵弱得多的相互作用力，就是靠這種分子間作用力氣體分子才能凝聚成相應(yīng)的液體和固體。 1873年，van der Waals發(fā)現(xiàn)實(shí)際氣體的行為偏離理想氣體。范德華氣體方程式中的修正項(xiàng)與

31、分子間作用力有關(guān)。后來(lái)人們就把這種分子間作用力稱(chēng)為范德華力。范德華力包括：取向力、誘導(dǎo)力和色散力。 范德華力特征： a. 強(qiáng)度與 1/r6 相關(guān) 對(duì)距離非常敏感b. 非常弱的相互作用 一般 2 20 kJmol-1 無(wú)方向性和飽和性第90頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四(1) 取向力(刻松力) 指極性分子和極性分子之間的作用力。極性分子是一種偶極子。這種固有偶極子之間的靜電引力叫做取向力，也稱(chēng)刻松力第91頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四(2) 誘導(dǎo)力(德拜力) 這是發(fā)生在極性分子和非極性分子之間以及極性分子和極性分子之間的作用力。 當(dāng)極性

32、分子與非極性分子相遇時(shí)，極性分子的固有偶極所產(chǎn)生的電場(chǎng)，使非極性分子電子云變形（即電子云偏向極性分子偶極的正極），結(jié)果使非極性分子正負(fù)電荷中心不再重合，從而形成誘導(dǎo)偶極子。極性分子固有偶極與非極性分子誘導(dǎo)偶極間的這種作用力稱(chēng)為誘導(dǎo)力。 在極性分子之間，由于它們相互作用，每一個(gè)分子也會(huì)由于變形而產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，使極性分子極性增加，從而使分子之間的相互作用力也進(jìn)一步加強(qiáng)。第92頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四(3) 色散力(倫敦力)：非極性分子之間的作用力。 通常情況下非極性分子的正電荷和負(fù)電荷重心是重合的，但在核外電子的不斷運(yùn)動(dòng)以及原子核的不斷振動(dòng)過(guò)程中，有可能在某一瞬

33、時(shí)產(chǎn)生電子與核的相對(duì)位移，造成正負(fù)電荷重心分離，產(chǎn)生瞬時(shí)偶極。這種瞬時(shí)偶極可使和它相鄰的另一非極性分子產(chǎn)生瞬時(shí)誘導(dǎo)偶極，于是兩個(gè)偶極處在異極相鄰的狀態(tài)，而產(chǎn)生分子間吸引力。這種由于分子不斷產(chǎn)生瞬時(shí)偶極而形成的作用力叫做色散力。雖然瞬時(shí)偶極存在的時(shí)間極短，但異極相鄰的狀態(tài)卻是不斷地重復(fù)出現(xiàn)，使得分子之間始終存在這種作用力。(a) (b)(c)第93頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 取向力 誘導(dǎo)力 色散力極性分子 極性和非極性分子 非極性分子 第94頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四 范德華力的特征及影響因素： 是一種靜電力，只有在分子相距甚近

34、（約500 pm以?xún)?nèi)）時(shí)才起作用。當(dāng)分子稍為遠(yuǎn)離時(shí)，分子間作用力迅速減弱（與分子間距離的六次方成反比）。 根據(jù)量子力學(xué)理論計(jì)算，取向力和誘導(dǎo)力都與分子的偶極矩平方成正比。誘導(dǎo)力還與被誘導(dǎo)的非極性分子或極性分子本身的變形性有關(guān)，越易變形，作用力越大。色散力主要與相互作用分子的變形性有關(guān)。一般分子的體積越大，其變形性也越大，分子間的色散力隨之增強(qiáng)。 此外，除了取向力與溫度有關(guān)外，色散力和誘導(dǎo)力受溫度影響不大。 比化學(xué)鍵弱得多?；瘜W(xué)鍵能約為 100 600 kJmol1，而分子間作用力一般在 2 20 kJmol1之間，比化學(xué)鍵能小1、2個(gè)數(shù)量級(jí)。 分子間作用力一般沒(méi)有方向性和飽和性。第95頁(yè)，共1

35、05頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四F2Cl2Br2I2熔點(diǎn) /C-223-102.4-7.3113.6沸點(diǎn) /C-187.9-34.058.0184.5鹵素的熔點(diǎn)與沸點(diǎn)作為非極性分子，分子間色散力隨著分子量的增加和分子變形性的增大而加強(qiáng)。因此從F2至I2熔點(diǎn)和沸點(diǎn)依次升高。第96頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四稀有氣體溶解度的變化 (20 C)溶解度/ (cm3/dm3, H2O)He13.8Ne14.7Ar37.9Kr73Xe110.9 稀有氣體從He到Xe在水中的溶解度依次增大，也是因?yàn)殡S著原子體積逐漸增加，致使水分子與稀有氣體間的誘導(dǎo)力依次增大的緣故。第97頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四6.3 氫 鍵 (Hydrogen bond) 是一種存在于分子之間也存在于分子內(nèi)部的作用力，它比化學(xué)鍵弱很多而比范德華力略強(qiáng)。第98頁(yè)，共105頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)21分，星期四所謂氫鍵是指分子中與高電負(fù)性原子X(jué)以共價(jià)鍵相連的H原子和另一分子中一個(gè)高電負(fù)性原子Y之間所形成的一種作用力 X-HYX，Y均是電負(fù)性高、半徑小的原子，最常見(jiàn)的有F (4.0)、O (3.5)、N (3.0)原子。 當(dāng)H原子和F，O，N以共價(jià)鍵結(jié)合成HF、H2O和NH3等分