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八、化学键和分子结构 目录 8.1 离子键与离子晶体 8.1.1离子键 8.1.2离子晶体 8.1.3离子极化对晶体结构及性质的影响 8.2 共价键和原子晶体 8.2.1理论价键 8.2.2杂化轨道理论 8.2.3分子轨道理论 8.2.5原子晶体 八、化学键和分子结构 导入： 化学键：分子或晶体中相邻原子间强烈的相互作用力 化学键分类：离子键、共价键、金属键 8.1离子与离子晶体 离子晶体的特点：较高的熔沸点，较高的硬度、易溶于水、在熔融状态或水溶液中能导电。 8.1.1离子键 1.离子键的特征 (1) 离子键的本质 离子键的本质是正负离子吸引形成的库仑引力。形成离子键的两元素的电负性之差越大，键的离子性越大。 (2) 离子键无方向性和饱和性 离子键的本质是库仑引力，库仑引力是无方向性和饱和性的。 2. 离子键的强度 离子键通常存在于离子晶体中，离子键的强度一般用晶格能来表示。 晶格能U由离子的半径和电荷决定 ，U越大，离子键强度越大，离子晶体的硬度熔点越高。 3.离子的特征 (1) 离子电荷 离子电荷是形成离子键时，原子得到或失去电子后所具有电荷数。电离能越大，越不易失电子；亲和能越大，越容易得电子。 (2) 离子半径 离子半径的变化规律： ⅰ. 具有相同电荷的主族同族离子自上而下半径依次增大 ⅱ. 正离子半径一般较小，负离子半径较大 ⅲ. 同一周期主族自左而右，正离子电荷数增加，离子半径依次 减小；同一元素的不同价态的正离子，电荷越高半径越小 (3) 离子的电子构型 离子的电子构型是指原子失去或得到电子所形成的离子的外层电子构型。离子构型对离子键的离子性影响很大，影响离子化合物的性质。 8.1.2 离子晶体 离子晶体是由正负离子组成的 离子晶体中粒子的排列与下列因素有关： ①离子的电荷 ②正、负离子的大小 ③离子的极化 NaCl型：面心立方 配位数：6：6 CsCl型：简单立方 配位数：8: 8 ZnS型： 面心立方 配位数：4：4 8.1.3 离子极化 1. 离子的极化与变形 2. 离子极化对晶体构型及性质的影响 (1) 影响化学键的成分 随着离子极化的增强，化学键从逐步离子键向共价键转变，称为键型过渡。 (2) 影响晶体的类型 (3) 影响化合物的性质 主要表现为：熔点下降、溶解度降低、颜色加深 8.2 共价键和原子晶体 8.2.1价键理论 共价键是两个原子共用成键电子对形成的，成键电子对可以由两个原子共同提供，也可以由一个原子单独提供（配位键） 同种非金属元素或电负性相差不大的元素之间可以形成共价键。 2. 价键理论 （1） 饱和性 共价键的饱和性由成键原子的未成对电子数目决定。 （2） 方向性 原子轨道相互重叠要对称性匹配，满足最大重叠的条件。（波函数同号）。 (3) 共价键的键型 σ键：原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。 π键：两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠(肩并肩)。 双键中有一个σ键一个π键，叁键中有一个σ键两个π键。 (4) 键参数（bond parameters） ①键长(bond length)；②键角(bond angle)；③键能(bond energy) 8.2.2 杂化轨道理论 sp杂化：中心原子的一个s轨道与一个p轨道进行杂化，形成两个sp杂化轨道，称为sp杂化。 sp2杂化：中心原子的一个s轨道与二个p轨道进行杂化，形成三个sp2杂化轨道，称为 sp2杂化。 sp3杂化：中心原子的一个s轨道与三个p轨道进行杂化，形成四个sp3杂化轨道，称为 sp3杂化。 8.2.3 分子轨道理论 1. 分子轨道理论的要点 (1) 电子属于分子，运动状态用波函数Ψ描述，Ψ 称为分子轨道 (2) 分子轨道是由原子轨道线性组合而成的，组合得到的分子轨道数目与原子轨道的数目相同 ①对称性匹配原则 σ对称：绕对称轴旋转180，形状不变并且Ψ 的数值完全恢复 π对称：绕对称轴旋转180，形状和数值不变但符号改变 ② 能量近似原则 只有能量相近的原子轨道才能组合成有效的分子轨道 ③ 轨道最大重叠原则 2. 分子轨道的类型和能级顺序 s轨道与s轨道组合得到两个分子轨道：σs轨道和σs *轨道。分别称为σs成键轨道和σs反键轨道；成键轨道的能量低于原子轨道，而反键轨道的能量高于原子轨道。 p轨道有三个等价轨道，所以，p轨道与p轨道组合将得到六个分子轨道：σp轨道和σp *轨道、两个πp轨道和两个πp *轨道。 3.分子轨道中电子填充的次序 分子轨道中电子的填充也必须符合能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则三个原则。 在应用分子轨道理论时，可用简略的方法表示电子的排布，例如O2： 4. 分子轨道理论的应用 (1) 键级