安徽工业大学-普通化学-第五章5-3要点.ppt

* * §5.3化学键与分子间作用力 5.3.1化学键 当原子相互结合形成分子后, 性质将大不相同, 如 Cl: 不 不 不 不 不 导 不 不 不 固态 不 熔融态 导 水溶液 导 导 电 性 g g l s 常温 状态 -101.5 -114.2 -22.9 808 熔 点℃ Cl2 HCl CCl4 NaCl 性 质 为什么会出现如此差异？其根本原因是：化学键的不同！ 化学的核心是化学反应, 反应的实质是旧键打开形成新键。 不同的外在性质反应了不同的内部结构 各自内部的结合力不同 鲍林提出了用得最广泛的化学键定义：如果两个原子（或原子团） 之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分 子物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单地说，化学键是指 分子内部原子之间的强相互作用力。 化学键理论可以解释: 分子的形成与稳定性 共价键的本质及饱和性 分子的几何构型和共价键的方向性 化学键与分子的物化性质间的关系 化学键的类型： 离子键 金属键 共价键 1.金属键 (1)自由电子理论 在金属中,原子的价电子容易离开而在金属晶格中自由流动成为“自由电子”。金属原子或离子与自由电子间的相互作用力称为金属键。 金属键的特点是:没有方向性和没有饱和性。 所以金属的结构一般是按最紧密的方式堆积起来,具有较大的密度。 自由电子理论容易解释金属的导电、导热、光泽等性质。 (2)能带理论初步 能带理论是把金属晶体看作是一个大分子,应用分子轨道理论说明金属键的形成。 在金属锂中，2n个Li原子的2s轨道组合为n个能量差很小的?2s成键轨道和n个能量差很小的?2s*反键轨道,而最高能量的?2s和最低能量的?2s*又可以重叠在一起。同理可以得到n个能量相近的?2p成键轨道和n个能量相近的?2p*反键轨道。这样就如形成了一条能带。基态电子填充在能量最低的轨道上。显然电子非常容易流到其它空轨道上。  能带──很多能量相近的同类型轨道的组合称为一种能带。如上述n个?2s和n个?2s*组成的能带称为2s能带,n个?2p和n个?2p*组成的能带称为2p能带。 满带──充满电子的能带称为满带。满带中电子不能自由运动。 导带──未充满电子的能带称为导带。导带中电子可以自由运动 禁带──导带和满带间的能量差称为禁带。 当满带电子被激发到导带之后,满带就变成了导带。 固体根据能带理论的分类 能带理论的基本要点： （1）成键时价电子必须是“离域”的，所有的价电子应该属于整个金属晶格的原子所共有； （2）金属晶格中原子很密集，能组成许多分子轨道，而且相邻的分子轨道间的能量差很小 ，以致形成“能带”； （3） “能带”也可以看成是紧密堆积的金属原子的电子能级发生的重叠， 这种能带是属于整个金属晶体的； （4）以原子轨道能级的不同，金属晶体中可有不同的能带，例如导带、价带、禁带等； （5）金属中相邻的能带有时可以互相重叠. 金属、半导体、绝缘体的区分 金属能带 导带和满带是连在一起的,因而存在自由电子,容易导电。 在金属锂中,价电子全部进入s能带,它是半充满的,因而是导带,电子可以自由运动。在金属铍中,价电子全部进入s能带,它是满带,但由于p能带与它重叠,所以电子容易从满带进入p能带,这样s和p都变成了导带。因此价电子是自由电子。 半导体能带 导带和满带间有一禁带,但其宽度小,一般△E≤3eV。电子可以被激发越过禁带进入导带,因而也可以导电。 绝缘体能带 禁带的宽度大,满带的电子不能激发到导带，而导带又没有电子,故不能导电。 2.离子键 （1)离子键的本质 离子键的本质就是正负离子间的静电引力(库仑引力)。 q+ q- d 如果离子间的距离为d,正负离子的电荷为q+和q-,则离子间作用力为: F = ———— q+ · q- d2 即离子的电荷越大,离子间的距离越小,作用力越强。 因此,离子化合物不能写出它的分子式,只能用化学式表示其组成。如食盐用NaCl表示。 库仑力 离子键的特征是既没有方向性,也没有饱和性。 正负离子通过静电作用而形成的化学键称为离子键。由离子键形成的化合物称离子化合物。 通常把电负性差大于 1.7的化合物称为离子化合物,而小于这个界限的称为共价化合物。 在化学键能中,离子间的静电作用力(库仑引力)与电负性差有关，电负性差越大，离子性越强。 共价键 离子键 极性键 电负差越大，极性越强。 3.共价键 共价键形成的根本动力是：原子中电子能级(体系能量)在形成分 子后，会进一步降低： AB B 原子A 原子B 分子 A E 研究原子结合形成分子的理论方法, 价键(VB)理论 目前主要有两种：