第六章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)53課件

第六章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)PARTTWO02分子結(jié)構(gòu)02分子結(jié)構(gòu)

化學(xué)鍵是分子或晶體中相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用，根據(jù)化學(xué)鍵的形成和性質(zhì)的不同，可分為離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵三大類(lèi)。

分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一種微粒，分子內(nèi)原子之間的結(jié)合方式及空間構(gòu)型是決定分子性質(zhì)的內(nèi)在因素，而分子間的相互作用影響著物質(zhì)的某些物理性質(zhì)，要了解物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，就必須知道化學(xué)鍵、分子的極性及分子間作用力等分子結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)。02分子結(jié)構(gòu)一、離子鍵（一）離子鍵的形成以NaCl的形成為例02分子結(jié)構(gòu)

Na+11812Cl+17872Na+

Cl-+1182+1788

2Na+Cl-電子式表達(dá)：02分子結(jié)構(gòu)這種陰、陽(yáng)離子間通過(guò)靜電作用所形成的化學(xué)鍵稱(chēng)為離子鍵。當(dāng)電負(fù)性小的活潑金屬原子與電負(fù)性大的活潑非金屬原子相遇時(shí)，都能形成離子鍵。一般認(rèn)為，兩種元素的電負(fù)性差值大于1.7，就可以認(rèn)為兩種元素的原子間能形成離子鍵。由離子鍵形成的化合物叫離子化合物。離子化合物一般具有導(dǎo)電、熔點(diǎn)高、易溶于水等特點(diǎn)。大多數(shù)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)和許多金屬氧化物均屬于離子化合物。02分子結(jié)構(gòu)（二）離子鍵的特點(diǎn)1.

離子鍵沒(méi)有方向性離子的電荷分布是球形對(duì)稱(chēng)的，每個(gè)離子在任何方向與帶相反電荷離子的靜電作用都相同，所以離子鍵沒(méi)有方向性。

02分子結(jié)構(gòu)2.

離子鍵沒(méi)有飽和性

在離子晶體中，每個(gè)離子盡可能多地吸引帶相反電荷的離子，并不受離子本身的電荷數(shù)的限制，因此離子鍵沒(méi)有飽和性。

所以NaCl，并不是氯化鈉的分子式，它僅表示在氯化鈉晶體中鈉離子和氯離子的最簡(jiǎn)個(gè)數(shù)比是1:1。

02分子結(jié)構(gòu)（三）影響離子鍵強(qiáng)度的因素1.

離子的電荷離子鍵的實(shí)質(zhì)是陰、陽(yáng)離子的靜電作用，離子所帶電荷越多，與帶相反電荷的離子之間的靜電作用越強(qiáng)，形成的離子鍵強(qiáng)度就越大，離子化合物亦越穩(wěn)定。例如，熔點(diǎn)CaO（2567℃）﹥Na2O（920℃）

2.離子的半徑離子可以近似視為球體，離子的核間距離就等于陰陽(yáng)離子的半徑之和。離子的離子半徑越小，作用力就越大，鍵也越牢固。

02分子結(jié)構(gòu)二、共價(jià)鍵（一）共價(jià)鍵的形成以H2的形成為例當(dāng)電子自旋相同的兩個(gè)氫原子相互接近時(shí)，不能形成穩(wěn)定的氫分子。當(dāng)電子自旋相反的兩個(gè)氫原子相互接近時(shí)，形成穩(wěn)定的氫分子。02分子結(jié)構(gòu)這種原子間通過(guò)共用電子對(duì)（或電子云重疊）所形成的化學(xué)鍵叫做共價(jià)鍵。一般來(lái)說(shuō)，電負(fù)性相近或相同的元素之間形成的化學(xué)鍵都是共價(jià)鍵。配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵。它的共用電子對(duì)不是由2個(gè)原子分別提供，而是全部由其中1個(gè)原子提供，另1個(gè)原子只提供空軌道。我們把這種由1個(gè)原子單獨(dú)提供1對(duì)共用電子而形成的共價(jià)鍵叫配位鍵。用符號(hào)“→”表示，箭頭指向接受電子對(duì)的原子。02分子結(jié)構(gòu)形成配位鍵的條件是：成鍵兩原子中，一個(gè)要有孤對(duì)電子，另一個(gè)要有接受孤對(duì)電子的空軌道。完全以共價(jià)鍵結(jié)合形成的化合物，叫做共價(jià)化合物。共價(jià)化合物一般有獨(dú)立的分子（有名副其實(shí)的分子式）。共價(jià)化合物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低，熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電，硬度較小。02分子結(jié)構(gòu)（二）共價(jià)鍵的特點(diǎn)1.

共價(jià)鍵具有飽和性一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子，就能和幾個(gè)自旋方向不同的電子配對(duì)成鍵。

1s2s2p3s3p

ClH1s2s2pNN02分子結(jié)構(gòu)2.

共價(jià)鍵具有方向性原子形成共價(jià)鍵時(shí)在可能的范圍內(nèi)一定要采取沿著原子軌道最大重疊方向成鍵。

1s2s2p3s3p

ClH02分子結(jié)構(gòu)如：NaOH中，Na+和OH-之間是離子鍵，O—H之間是共價(jià)鍵。

離子鍵、共價(jià)鍵和配位鍵可以單獨(dú)存在于某一分子中，也可以同時(shí)存在于某一分子中。如：NH4Cl中，NH4+和Cl–之間是離子鍵，

NH4+中有3個(gè)N—H共價(jià)鍵，

1個(gè)N→H配位鍵。02分子結(jié)構(gòu)常見(jiàn)共價(jià)化合物電子式和結(jié)構(gòu)式氯原子最外電子層只有1個(gè)未成對(duì)電子，只能與1個(gè)氫原子的未成對(duì)電子配對(duì)而形成氯化氫分子；氧原子的最外電子層有2個(gè)未成對(duì)電子，它可以和2個(gè)氫原子的電子配對(duì)而形成水分子；H2OHClNH302分子結(jié)構(gòu)（三）共價(jià)鍵的鍵參數(shù)鍵參數(shù)是表征化學(xué)鍵性質(zhì)的物理量，是闡述物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的依據(jù)。共價(jià)鍵的鍵參數(shù)主要包括鍵長(zhǎng)、鍵能、鍵角及鍵的極性。1.

鍵長(zhǎng)以共價(jià)鍵結(jié)合的兩個(gè)原子核間的距離稱(chēng)為鍵長(zhǎng)。鍵長(zhǎng)是由電子云的重疊程度決定，重疊程度越小，鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)；重疊程度越大，鍵長(zhǎng)越短。鍵長(zhǎng)越短，鍵越牢固，分子越穩(wěn)定。02分子結(jié)構(gòu)2.

鍵能在一定條件下，以共價(jià)鍵結(jié)合的雙原子分子分子裂解成原子時(shí)，所吸收的能量稱(chēng)為該共價(jià)鍵的鍵能（解離能）。多原子分子的鍵能是指分子中同種類(lèi)型共價(jià)鍵的解離能的平均值。一般而言，鍵長(zhǎng)越長(zhǎng)，鍵能越小，鍵越活潑易斷裂；鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，鍵就比較穩(wěn)定。02分子結(jié)構(gòu)3.

鍵角分子中同一原子形成的兩個(gè)共價(jià)鍵的夾角稱(chēng)為鍵角，它是反映分子空間構(gòu)型的一個(gè)重要參數(shù)。H2O分子CO2分子104.5002分子結(jié)構(gòu)NH3分子02分子結(jié)構(gòu)4.

鍵的極性鍵的極性是由于成鍵原子的電負(fù)性不同而引起的。非極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱(chēng)非極性鍵。由相同原子組成的共價(jià)鍵，共用電子對(duì)不發(fā)生偏移。如H—H鍵，C—C鍵等。極性共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱(chēng)極性鍵。由不同原子組成的共價(jià)鍵，共用電子對(duì)發(fā)生偏移。如H—Cl鍵等。02分子結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵的極性是鍵的內(nèi)在性質(zhì)，是永久性的，它的大小取決于兩個(gè)成鍵原子的電負(fù)性之差，電負(fù)性差值越大，鍵的極性也越大。共價(jià)鍵在外電場(chǎng)的影響下，鍵內(nèi)電子云密度發(fā)生改變，鍵的極性也隨之發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱(chēng)為共價(jià)鍵的極化性。極性鍵和非極性鍵都有此性質(zhì)。02分子結(jié)構(gòu)三、分子的極性每個(gè)分子都可以看成由帶正電荷的原子核和負(fù)電荷的電子所組成的系統(tǒng)。整個(gè)分子是電中性的，但從分子內(nèi)部電荷的分布來(lái)看，可認(rèn)為正、負(fù)電荷各集中于一點(diǎn)，叫電荷中心。極性分子：正、負(fù)電荷重心不重合的分子。非極性分子：正、負(fù)電荷重心重合的分子。02分子結(jié)構(gòu)1.

雙原子分子，鍵的極性與分子的極性一致如：Ｈ２非極性鍵、非極性分子ＨCl

極性鍵、極性分子2.

多原子分子，鍵的極性與分子的極性不一定一致由極性鍵組成的多原子分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的是非極性分子；由極性鍵組成的多原子分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的是極性分子。CO2分子02分子結(jié)構(gòu)四、分子間作用力（一）范德華力分子間作用力是存在于分子與分子之間的一種較弱的靜電作用。特點(diǎn)：

沒(méi)有飽和性

沒(méi)有方向性

作用范圍小

作用能量小

包括取向力、誘導(dǎo)力和色散力。02分子結(jié)構(gòu)極性分子因?yàn)檎?、?fù)電荷重心不重合，存在永久偶極。極性分子之間由于固有偶極的相互作用，使分子呈有秩序的排列，這種固有偶極間的相互作用力稱(chēng)取向力。1.取向力

+-

+-

+-

+-分子極性越大、分子間距離越小取向力越大。取向力存在于極性分子與極性分子間

02分子結(jié)構(gòu)2.誘導(dǎo)力極性分子與非極性分子靠近時(shí)，非極性分子受極性分子電場(chǎng)的影響而發(fā)生變形，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。極性分子的固有偶極與非極性分子的誘導(dǎo)偶極間相互吸引產(chǎn)生的作用力稱(chēng)為誘導(dǎo)力。

+-

+-

+-±誘導(dǎo)力隨分子的偶極矩增大而增大，同時(shí)還與分子變形性有關(guān)誘導(dǎo)力存在于極性分子與非極性分子間也存在于極性分子與極性分子間

02分子結(jié)構(gòu)3.色散力指瞬間偶極間的相互吸引而產(chǎn)生的作用力。

+-

+-

+-±±±色散力隨分子的變形性增大而增大色散力存在任何分子間02分子結(jié)構(gòu)極性分子——極性分子：取向力、誘導(dǎo)力、色散力極性分子——非極性分子：誘導(dǎo)力、色散力非極性分子——非極性分子：色散力范德華力特點(diǎn)：存在于分子或原子間

作用范圍小

作用能量小

無(wú)方向性和飽和性絕大多數(shù)分子以色散力為主（強(qiáng)極性分子如H2O、NH3除外）02分子結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，分子間作用力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)。結(jié)構(gòu)相似的同系列物質(zhì)，相對(duì)分子量越大，分子間作用力越強(qiáng)。熔沸點(diǎn)越高。

例如鹵族元素單質(zhì)，常溫下：狀態(tài)：F2(氣體)→Cl2(氣體)→Br2(液體)→I2（固體）顏色：無(wú)色→黃綠色→紅棕色→紫黑色02分子結(jié)構(gòu)

同族元素的氫化物的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)一般隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增高，HF、NH3、H2O的沸點(diǎn)比同族氫化物反常的高，為什么呢？02分子結(jié)構(gòu)（二）氫鍵1.氫鍵的形成以HF形成為例H原子核外只有一個(gè)電子，當(dāng)H原子與電負(fù)性很大、半徑很小的F原子形成H—F鍵時(shí)，共用電子對(duì)強(qiáng)烈地偏向F原子一方，使H原子幾乎稱(chēng)為“裸露”的質(zhì)子。這個(gè)半徑很小、無(wú)內(nèi)層電子、帶有部分正電荷的H原子很容易與附近另一個(gè)HF分子中含有孤對(duì)電子并帶有部分負(fù)電荷的F原子充分靠近而產(chǎn)生的吸引作用，稱(chēng)為氫鍵。02分子結(jié)構(gòu)氫鍵可用X—H···Y表示X、Y表示電負(fù)