基础化学第三章

《基础化学第三章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基础化学第三章（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一节化学键的有关概念一 分子自然界中 除稀有气体以单原子形式存在外 其他物质均以分子 或晶体 形式存在 分子是保持物质化学性质的一种粒子 物质间进行化学反应的实质是分子的形成和分解 二 化学键分子 或晶体 中直接相邻的原子 或离子 间的强烈相互作用 称为化学键 两个原子经价电子的转移满足了满八规则而趋于稳定 其生成的化合物借由化学键将原子连接在一起 三 化学键的形成与分解化学变化的特点是原子核组成不变 只是核外电子运动状态发生变化 即化学键的形成与分解只与原子核外电子运动有关 四 化学键的分类按电子运动方式不同 化学键一般可分为两种 离子键与共价键 一 离子键的概念阴 阳离子间通过静电作用而

2、形成的化学键 称为离子键 离子键本质是静电作用 例 钠在氯气中燃烧 形成离子化合物NaCl的过程表示如下钠原子的价电子转移到氯原子的最外价电子层时形成NaCl 当一原子有较强的吸电子能力时 电子转移发生 其结果就形成了离子键 二 离子键的特征离子键具有无方向性 无饱和性的特征 第二节离子键 价电子被移去之难易度 依带正电原子核对电子作用的强度而定 把电子移开须作功 所须的能量称离子化能 I E 如其I E 很高不易移走时 此金属则不易起反应 变化 如银不易变色 铁则易生锈 在同一周期 元素的I E 从左到右 增加 因此愈往右愈难将价电子移去 同一族 group 元素的I E 从上到下渐减 愈下

3、面愈容易将电子移开 e g Li Na K Rb Cs 三 离子化能 元素的化学活性依其价电子之得失 或共用之不同倾向 而定 经过反应 两方满足满八原则 离子化合物的化学式与Lewis记号 族数 离子电荷 1 2 3 3 2 1 化学式依化合物之电子中性而定比例 例 Na Cl 则1 1NaCl Ca2 Cl 则1 2CaCl2 双离子化合物 两个元素组成的化合物 过渡元素可形成多于一种正离子之金属 例 Fe 2 3 Cu 1 2 FeCl2氯化亚铁 FeCl3氯化铁 CuCl氯化亚铜 CuCl2氯化铜 多原子离子 NH4 氨根 NO3 硝酸根 OH 氢氧根 NO2 亚硝酸根 CN 氰根 HS

4、O4 硫酸氢根 H2PO4 磷酸二氢根 HSO3 亚硫酸氢根 四 离子化合物 离子化合物 正离子围绕着数个负离子 负离子亦围绕着数个正离子 正负离子中和了 故不导电 当溶于水后 离子变成自由的正 负离子 故可导电 离子化合物溶于水而可导电 称为电解质 离子化合物没有分子的构造单位 如Na Cl 不称为分子 五 电解质 第三节共价键 一 共价键的概念原子间通过共用电子对而形成的化学键 称为共价键 例 共价键的本质是原子轨道重叠 二 共价键的类型1 非极性键和极性键共用电子对无偏向的共价键 例如H2 O2 N2 Cl2等为非极性键 共用电子对有偏向的共价键 例如 HCl NH3 H2O CH4等为

5、极性键 2 键和 键 原子轨道沿键轴方向 以 头碰头 方式重叠而形成的共价键 称为 键 可重叠形成 键的轨道有S S S Px Px Px 原子轨道沿键轴方向 以 肩并肩 方式重叠而形成的共价键 称为 键 受原子轨道伸展方向的限制 两原子形成共价键时 只能形成一个 键 其余均为 键 3 配位键 由一个原子提供共用电子对而形成的共价键 称为配位共价键 简称配位键 在配位键中 提供电子对的原子称为电子给予体 接受电子对的原子称为电子接受体 配位键用箭号 表示 箭头指向接受体 配位键的形成必需具备如下条件 电子给予体的价电子层有孤对电子 电子接受体的价电子层有空轨道 三 共价键的特征 饱和性 根据电

6、子配对原理 一个原子有几个未对电子 就只能形成几个共价键 这称为共价键的饱和性 例如 H原子仅有一个电子 因此H2分子只能以单键结合 水分子是H2O 而不是H3O 原因在于O原子只有两个未对电子数 N原子有三个未对电子 因此N2分子为叁键 N N 而稀有气体He Ne Ar等没有未对电子 故其单质为单原子分子 方向性 按最大重叠原理 形成共价键时 原子轨道只有沿电子云密度最大的方向进行重叠 才能达到最大有效重叠 使系统能量处于最低状态 这称为共价键的方向性 因此 除H2分子形成外 其他化学键的形成均有方向性限制 例如 HCl分子形成过程 例 H2 HCl H2S的共价键 四 共价化合物及命名

7、两个不同之非金属有时可以形成一种以上的共价键化合物 命名 N2O一氧化二氮 NO2二氧化氮 N2O5五氧化二氮 CO一氧化碳 CO2二氧化碳 C2O3三氧化二碳 五 共价键表示法 电子点记法 Na Mg C O 满足满八规则是建构路易斯构造式的主要观念 当一元素反应形成共价键时 为完成满八电子所须的键成为该元素之结合力 例 O二建 N三键 C四键 路易式结构式写法 形成八电子隅体的共价键的非金属 四键三键二键一键 极性共价键两极端情形 100 靠一端即为 极性 另一端非极性共价键离子键100 0 共价键双极 电负性分子内原子对共用电子之吸力称为电负性 如F3 98 Cs0 79 成键原子间的电

8、负性之差 x 越大 键的极性越强 键的极性 对判断分子的极性很有意义 电负性规律 同族元素之电负性从上到下渐减 同周期元素之电负性由左到右渐增 元素电负性大小与键类型的关系 两元素电负性差 若 2 0 离子键 若 1 5 共价键 一个分子可能含二或以上的极性共价键 但整个分子却是非极性的 视其立体结构而定 例如 CCl4 SF6 SiF4 CO2等 六 电负性和极性 第四节键参数 表征化学键性质的物理量 统称为键参数 有键能 键长 键角等 一 键能 定义 在25 和100kPa下 断裂气态分子单位物质的量的化学键 6 02 1023个化学键 使其变成气态原子或原子团时所需要的能量 称为键能 单

9、位 kJ mol 多原子分子的键能 如CH4 键能为4个C H键离解能的平均值 共价键强弱 键能是衡量共价键强弱的物理量 键能越大 化学键越牢固 共价键是一种很强的结合力 二 键长 定义 分子中成键两原子核间的平衡距离 核间距 称为键长 单位pm 测定方法 用X射线衍射方法可以精确地测得各种化学键的键长 键长与共价键的稳定性关系 键长是反映分子空间构型的重要物理量 通常 成键原子的半径越小 共用电子对越多 其键长越短 键能越大 共价键越牢固 三 键角 分子内同一原子形成的两个化学键之间的夹角 称为键角 键角也是反映分子空间构型的重要物理量 例如 H2O分子中两个O H键的夹角为104 45 分

10、子构型呈 V 形 而在CO2分子中 两个C O键的夹角是180 为直线形分子 习题 1 元素原子有什么方法可得到满八原则 其结果是形成什么 2 写出下列化学式的名称 a FeCl3 b Ca OH 2 c H2CO3 d SO32 f NH4 3 写出铝与下列元素合成的化合物的化学式及名称a 氯b 硫c 氮4 元素 族与 族化合物的原子数比例为何 5 写出Mg与元素 族前4元素形成化合物的化学式及其名称 6 写出下列路易斯构造式 电子点及键 a CO2 b NH4 c C2H4 d SO42 7 写出下列分子的 1 分子结构形状 2 预测有否双极性 a CHCl3 b NCl3 c H2O8

11、写出下列分子或离子的路易斯式并预测其分子构造形状 a PCl3 b OF2 c CH49 写出下列分子的路易斯构造式并预测其形状 a C2H2 b NF3 c CCl410 预测下列分子的几何形状 a SnF2 b NI3 c COCl2 离子键具有无方向性 无饱和性的特征 离子电场分布是球形对称的 可以从任何方向吸引带异号电荷的离子 故离子键的无方向性 只要离子周围空间允许 各种离子将尽可能多地吸引带异号电荷的离子 因此离子键无饱和性 受静电作用平衡距离限制 形成离子键的异电荷离子数并不是任意的 如氯化钠晶体中 每个Na 或Cl 只能和6个Cl 或Na 相结合 因此氯化钠相对分子质量 也仅对

12、化学式而言的 离子键的特征 共价键的本质是原子轨道重叠 当电子自旋相反的两个H原子相互靠近时 1s轨道发生重叠 核间电子云密度增大 这既增强了两核对电子云的吸引 又削弱了原子核间的相互排斥 直至核间达平衡距离 74pm 时 系统能量最低 形成了稳定的H2分子 基态H2分子 反之 若两电子自旋相同 核间排斥增大 系统能量升高 则处于不稳定状态 不能形成H2分子 共价键的本质 共价键的特征 饱和性 根据电子配对原理 一个原子有几个未对电子 就只能形成几个共价键 这称为共价键的饱和性 例如 H原子仅有一个电子 因此H2分子只能以单键结合 水分子是H2O 而不是H3O 原因在于O原子只有两个未对电子数 N原子有三个未对电子 因此N2分子为叁键 N N 而稀有气体He Ne Ar等没有未对电子 故其单质为单原子分子 方向性 按最大重叠原理 形成共价键时 原子轨道只有沿电子云密度最大的方向进行重叠 才能达到最大有效重叠 使系统能量处于最低状态 这称为共价键的方向性 因此 除H2分子形成外 其他化学键的形成均有方向性限制 例如 HCl分子形成过程