第三章+化学键和分子结构4方案.ppt

* HCl is a polar molecule * HCl is a polar molecule * 4.1. 离子键的特点 4. 离 子 键 NaCl 1916年德国化学家Kossel根据惰性气体原子具有稳定结构的事实提出了离子键理论。 离子键：原子间通过正、负离子电性吸引 的互相作用称为离子键。 离子键存在的实验依据 1) 离子化合物的熔融盐导电； 2) 离子化合物的水溶液导电； 3) X射线衍射实验对晶体中各质点电子相对 密度的测量。 (1) 离子键的本质是静电引力（库仑力） 离子的电荷越大，离子间的距离越小(一定范围内)，离子间引力越大，离子键越强。 (2) 无方向性 无饱和性 (3) 键的离子性与元素电负性的关系。电负性的差值越大，键的离子性越大。 离子键的特点 在离子键理论中，把离子看成是带电的小球，这些小球在空间各个方向上吸引相反电荷离子的能力都是等同的，所以形成的离子键就没有方向性。NaCl晶体中，Na+除了和最邻近的6个Cl?相互吸引外，还可以与远层的若干Cl?相互吸引，从这个意义上讲，离子键没有饱和性。 4.2. 离子键的强度 离子键的强度可用晶格能的大小来衡量，晶格能（绝对值）越大，离子键的强度越强。 晶格能（U） --- 由气态离子形成 1 mol离子晶体的过程中所释放的能量称为晶格能 例如： Na+(g) + Cl-(g) =? NaCl(s) ?H1 = U 2Al3+(g) + 3O2-(g) = Al2O3(s) ?H2 = U Ca2+(g) + 2F-(g) = CaF2(s) ?H3 = U NA--- 阿佛伽德罗常数 6.022?1023 A --- 马德隆常数（与晶体中原子空间排列有关） CsCl型晶体 A = 1.76267； NaCl型晶体 A = 1.74756 ZnS型晶体 A = 1.63806 n：波恩指数（P126/表19-9）；?0：真空介电常数 e：1个电子所带的电量；r：正负离子间距离 晶格能的计算：（a）根据结构进行计算 U = ? (1 ? ) P128 / 例19-3 Z+, Z?：电荷数 （b）由热化学数据进行计算 波恩-哈勃（Born-Haber）循环 = S + ?D + I + (-A) + U Na(s) + 1/2Cl2(g) = NaCl(s) ?H = ?H?f Na(s) = Na(g) ?H1 = S 1/2Cl2(g) = Cl(g) ?H2 = 1/2D Na(g) = Na+(g) + e- ?H3 = I Cl(g) + e- = Cl-(g) ?H4 = -A Na+(g) + Cl-(g) =? NaCl(s) ?H5 = U ?H?f = ?H1 + ?H2 + ?H3 + ?H4 + ?H5 氯化钠的 ?H?f = ? 411.15 kJ·mol-1 金属钠的 S = 107.32 kJ·mol-1 Cl2分子的 D = 243.36 kJ·mol-1 气态钠原子的 I = 495.8 kJ·mol-1 气态氯原子的 A = 348.7 kJ·mol-1 氯化钠的实验晶格能： U = ?H?f ? S ? ?D ? I + A U = ? 411.15 ? 107.32 ?1/2 ?243.36 ? 495.8 + 348.7 = -787 kJ·mol-1 金属原子的半径都比较大，价电子数目较少，因此原子核对其本身价电子或其他原子电子的吸引力都较弱，电子容易从金属原子上脱落成为自由电子或离域电子。这些电子不再属于某一金属原子，而可以在整个金属晶体中自由流动，为整个金属所共有，留下的正离子就浸泡在这些自由电子的“海洋”中。金属中这种自由电子与正离子间的作用力将金属原子胶合在一起而成为金属晶体，这种作用力即为金属键。