基础化学 教学课件 ppt 作者 吴华 董宪武 主编 刘强 副主编 上官少平 主审第三章 原子结构和分子结构.ppt

二、原子结构与元素性质 3．电离能、电子亲合能和电负性 （1）电离能（I） 在一定温度和压力下，使基态的气态原子或离子失去一个电子所需要的最低能量称为电离能。使基态的气态原子失去一个电子形成+1价气态正离子时所需要的最低能量叫第一电离能（I1）；从+1价离子失去一个电子形成+2价气态正离子时所需要的最低能量叫第二电离能（I2）. （2）电子亲合能（Y） 使基态的一个气态中性原子获得一个电子形成气态 -1价负离子时所放出的能量叫第一电子亲合能，通常简称电子亲合能，可用来衡量气态原子获得电子的难易程度。与电离能相似，也有第二电子亲合能等。 （3）电负性 电离能和电子亲合能分别从不同方面反映了元素原子得失电子能力。原子在分子中吸引成键电子的能力称为电负性，并指定氟的电负性为4.0，然后以此计算出其他元素的电负性，电负性越大，原子在分子中吸引电子的能力越强；电负性越小，原子在分子中吸引电子的能力越弱。 第二节 原子结构和元素周期系 一、离子键 1．离子键理论的确立 1916年柯塞尔提出离子键理论：不同的原子间相互化合时，它们都有达到稀有气体稳定结构的倾向，首先形成正、负离子，并通过静电吸引作用结合而形成化合物。这种由正、负离子的静电作用形成的化学键叫离子键。 2．离子键的形成 异号电荷离子除了静电引力外，当它们相当接近时，电子云之间还将产生排斥作用。当离子间距离达一定时，离子间的排斥力和静电吸引力达到暂时平衡，正负离子在平衡位置上振动，此时体系能量最低，形成了稳定的离子键。 第三节 物质的形成 一、离子键 3．离子键的特征 （1）没有方向性 由于离子电荷的分布可看作是球形对称的，它在各个方向上的静电效应是等同的。因此离子间的静电作用在各个方向上都一样。 （2）没有饱和性 同一个离子可以和不同数目的异号电荷离子结合，只要离子空间许可，每一个离子就有可能吸引尽量多的异号电荷离子。恰恰相反，在晶体中每种离子都有一定的配位数。它主要取决于相互作用的离子的相对大小，还取决于带不同电荷的离子间的吸引力应超过同号离子间的排斥力。 第三节 物质的形成 一、离子键 4．离子半径 离子半径是指正、负离子相互作用形成离子键时所表现出来的有效半径，可近似地把正、负离子看成相互接触的圆球，核间距就是正、负离子的有效半径之和。 （1）元素周期表中，主族自上而下，离子半径逐渐增大，如Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+，F－ Cl－ Br－ I－。 （2）在同一周期中，主族元素随着族数递增正离子电荷数增大，离子半径次减小。如：Na+ Mg2+ Al3+。 （3）正离子中的电子受过剩核电荷的吸引其半径比原子半径小，离子带正电荷越多半径越小。负离子因接受了电子减弱了核电荷对核外电子的引力，电子的排斥力增加，因而负离子的半径大于原子半径。 （4）周期表中处于相邻的左上方和右下方对角线上的正离子半径近似相等。例如: Li+ (60 pm) ─ Mg2+ (65 pm)；Na+ (95pm) ─ Ca2+ (99pm)。 第三节 物质的形成 二、共价键 1．经典的路易斯（Lewis）八隅体规则 1916年路易斯提出共用电子对形成八隅体的学说。路易斯认为原子可以通过共用电子对形成八电子稳定结构，这种原子间通过共用电子对形成的化学键称为共价键。 例如，A和B两个 Cl 原子形成 Cl2 时，各提供一个电子，这两个电子既属于A又属于B，或者说 A 和 B 两个 Cl 原子共有这对电子，那么 A 和 B 原子都形成稳定的八电子结构。A 和 B两个原子间，若共用2对电子，则形成双键；共用3对电子则形成三键。C2H4分子内含有碳碳双键，C2H2分子内含碳碳三键。 第三节 物质的形成 二、共价键 2．现代价键理论 （1）现代价键理论的创立 1927年海特勒和伦敦应用量子力学求解氢分子的薛定谔方程以后，共价键的本质才得到理论上的解释，并在此基础上逐步建立了现代价键理论。 （2）共价键形成 如果A、B两个原子各有一个未成对的电子，且自旋相反，当两个原子靠近时可以相互配对形成稳定的化学键，即共价键。一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的未成对电子配对成键。如果A、B两个原子各有两个或三个未成对电子，则在两个原子间可以形成共价双键或共价三键。如果A原子有两个未成对电子，B原子只有一个未成对电子，则A原子可同时与两个B原子形成共价单键，则形成AB2分子。 第三节 物质的形成 二、共价键 （3）共价键的特征 ① 饱和性 在形成分子时，一个电子和另一个电子配对后就不能再和其它电子配对。 ② 方向性 原子轨道重叠时，总是沿着重叠最多的方向进行。重叠越多，形成的共价键越牢固，核间几率密度越大，键越牢固分子越稳定。这就是原子轨道的最大重叠原