化学键与晶体结构学习要求1了解三类化学键的形成和本质.DOC

化学键与晶体结构 学习要求： 1、 了解三类化学键的形成和本质、明确共价键的本质、特征、类型 2、 了解杂化轨道理论的一些基本知识 3、 了解共价键的极性和分子的极性，了解分子间力和氢键产生的原因及影响分子间力大小的主要因素 4、了解离子极化作用的概念及离子极化对化学键类型以及对化合物性质的影响 5、了解晶体基本类型及主要性质 化学键:分子或晶体中直接相邻原子（离子）间主要的强烈的相互作用 化学键的类型： 离子键 共价键 金属键 第一节 化学键理论 一、离子键 1916 年德国科学家 Kossel 提出离子键理论 1、 离子键的形成 第一步 原子得失电子形成离子： Na － e —→ Na+ ， Cl + e —→ Cl － 相应的其外层的电子构型发生变化： 2s 2 2p 6 3s 1 —→ 2s 2 2p 6 ， 3s 2 3p 5 —→ 3s 2 3p 6 形成了Ne 和 Ar的稀有气体原子的最外层电子结构，形成稳定离子。 第二步 正负离子靠静电作用， 形成化学键 。 体系的势能与核间距之间的关系如图所示： 图中可见： 当r减小到适当值时，正负离子靠静电相互吸引、排斥，势能 V 减小到最小值，体系趋于稳定。 离子键的形成条件 （1） 成键的两个元素的电负性差比较大 ???? 1.7，发生电子转移，产生正、负离子，形成离子键； ?? 1.7，不发生电子转移，形成共价键。（?? 1.7 ，实际上是指离子键的成分大于 50 %） （2） 参加成键的原子易形成稳定的8e型离子 Na + 2s 2 2p 6， Cl－ 3s 2 3p 6 ， 他们只得失很少数的电子就达到稀有气体式稳定结构。 （3） 形成离子键时释放能量多 Na ( s ) + 1/2 Cl 2 ( g ) = NaCl ( s ) ? ⊿H = －410.9 kJ·mol－1 在形成离子键时，以放热的形式，释放较多的能量。 离子键——由原子间发生电子的得失，形成正负离子，并通过静电作用而形成的化学键。 离子型化合物——由离子键形成的化合物。 碱金属和碱土金属（Be除外）的卤化物是典型的离子型化合物 2、离子键的特征 （1）作用力的实质是静电作用； （2）离子键没有方向性； 可以在任何方向同等程度地吸引相反电荷的离子，所以称之为无方向性。 （3）离子键没有饱和性； 只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。 （4）键的离子键性质与元素的电负性有关。 ? ? 1.7，发生电子得失，形成离子键； ? ? 1.7，不发生电子得失，形成共价键。 但离子键和共价键之间，并非是可以截然区分的。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。 3、离子的特征 从离子键的实质是静电作用 V∝ q1 q2 / r出发，影响离子键强度的因素有：离子的电荷q、离子的最外层电子层构型、离子半径r（即离子的三个重要特征） 。 离子的电荷： 电荷高，离子键强 离子的电子层构型 ： ( 离子的最外层电子层构型大致有5种)2电子构型；8电子构型；18电子构型；（18+2）电子构型；9 — 17电子构型 在离子的半径和电荷大致相同条件下，不同构型的正离子对同种负离子的结合牢固程度的大小规律： 最外层8电子构型的离子9—17电子构型的离子18或18+2电子构型的离子 离子半径 离子半径的概念 ⅰ定义与确定方法 将离子晶体中的离子看成是两个相切的球体，正负离子的核间距d是r+和r-之和，d值可由晶体的 X射线衍射实验测定得到。 例如 MgO d= 210pm 1926年，哥德希密特 ( Goldschmidt ) 用光学方法测得了F-和 O2-的半径，分别为133pm和 132pm , 结合X射线衍射所得的d值，得到一系列离子半径。 定义：指离子在晶体中接触半径d0= r-+ r+ d0为相邻离子间的平均距离，用Ｘ射线实验测得（正负离子的半径无直接区界） 确定方法：①哥德希密特(Goldschmidt)1929年, 以rF-=1.33A rO2-=1.32A 为标准 ②阿仑斯(Ahrens)1952年, Ｉ电离能推出r， 以 rO2-=1.40A为标准 ③鲍林(Pauling) 离子核外电子排布推出r， 以rF-=1.36A rO2-=1.40A为标准 将离子晶体中的离子看成是两个相切的球体，正负离子的核间距d是r+和r-之和，d值可由晶体的 X射线衍射实验