
21化学键分子间作用力.ppt
62页2.1 化学键、分子间作用力化学键、分子间作用力原子如何形成稳定结构?原子如何形成稳定结构?绝大多数原子核外电子未达到饱和结构,这就决定了绝大多数的原子要以化学键的形式来成就自化学键的形式来成就自己的稳定结构己的稳定结构,元素原子的多样性决定了化学键化学键的多样性的多样性在形成化学键的过程中,原子之间相互结合,构成物质;或者原子先结合成分子,分子构成物质;或者原子变成离子,由离子构成物质 一个化学反应的过程,本质上就是旧化一个化学反应的过程,本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程学键断裂和新化学键形成的过程化学键化学键: :相邻相邻的两个或多个原子之间强烈的的两个或多个原子之间强烈的相互作用相互作用“相互作用相互作用”,是相互吸引与相互排斥的平,是相互吸引与相互排斥的平衡衡分类:分类:离子键离子键 共价键共价键(( 极性键和非极性键、极性键和非极性键、配位键)配位键) 金属键金属键分子间作用力(范德华力)、氢键不是化学键分子间作用力(范德华力)、氢键不是化学键活泼金属活泼金属活泼非金属活泼非金属阴离子阴离子阳离子阳离子离子化合物离子化合物失电子得电子静电作用离子键离子键静电作用静电作用阴阳离子间的静电吸引作用电子间、原子核间的静电排斥作用一、离子键和离子化合物一、离子键和离子化合物NaCl的形成过程的形成过程阴阳离子之间强烈的相互作用称为离子键阴阳离子之间强烈的相互作用称为离子键. .(1)(1)成键的微粒成键的微粒: :(2)(2)成键的作用力成键的作用力: :(3)(3)成键的条件成键的条件: :静电作用静电作用原子间发生电子的转移产生阴、阳离子原子间发生电子的转移产生阴、阳离子阴离子、阳离子阴离子、阳离子1、离子键、离子键:2、离子化合物、离子化合物:含离子键的化合物(含离子键的化合物(由离子直接构成的化合物由离子直接构成的化合物))强碱、强碱、大多数盐大多数盐(FeCl(FeCl3 3、、AlClAlCl3 3除外除外) )、、典型的金属氧化物、典型的金属氧化物、NaHNaH、、KHKHT:哪些物质属于离子化合物?:哪些物质属于离子化合物?强碱和含氧酸盐既含有离子键又含有共价键强碱和含氧酸盐既含有离子键又含有共价键判断判断:1.离子化合物一定含有金属离子化合物一定含有金属.2.含有金属的一定是离子化合物含有金属的一定是离子化合物.3.含离子键的化合物必定是离子化合物含离子键的化合物必定是离子化合物.4.离子化合物必定含离子键离子化合物必定含离子键.正确正确.正确正确.错错. 金属单质金属单质, AlCl3 , FeCl3等等.错错. 铵盐铵盐3、离子化合物的电子式、离子化合物的电子式由阴、阳离子的电子式组成,由阴、阳离子的电子式组成,相同离子不得合并相同离子不得合并Na+ Cl × ×× ×[ ]-× ×× ×Na+S2-Na+[] Mg2+Cl[]- Cl[]- NaClNa2SMgCl2 氢氧化钠晶体中,钠离子与氢氧根离子以氢氧化钠晶体中,钠离子与氢氧根离子以离子键结合;在氢氧根离子中,氢与氧以共价离子键结合;在氢氧根离子中,氢与氧以共价键结合。
请用电子式表示氢氧化钠请用电子式表示氢氧化钠 [ ] +--·H·Na ﹕ ﹕··O 过氧化钠晶体中,过氧根离子过氧化钠晶体中,过氧根离子 O22-与与钠离子钠离子以离子键结合;在过氧根离子中,两个氧原子以离子键结合;在过氧根离子中,两个氧原子以共价键结合请用电子式表示过氧化钠以共价键结合请用电子式表示过氧化钠O··::::·O·:: ::·Na· Na[ ]++2- 钠与氧气在常温下反应生成氧化钠请钠与氧气在常温下反应生成氧化钠请用电子式表示氧化钠的形成过程用电子式表示氧化钠的形成过程 · O · ·· ··2Na· ++→Na+[ O ]2- ·· ··::::Na+用电子式表示离子化合物的形成过程用电子式表示离子化合物的形成过程练习:练习:1.用电子式表示用电子式表示K2S Ca(OH)2 NH4Cl OH- KH OH- Na2O2 CaC22.用电子式表示用电子式表示MgO CaCl2 的形成过程的形成过程.((2)离子核外电子的排布)离子核外电子的排布2电子构型电子构型1s28电子构型电子构型ns2np6Ø过渡元素过渡元素核外电子排布比较复杂核外电子排布比较复杂,Ø主族元素离子的核外电子排布一般与稀有气体主族元素离子的核外电子排布一般与稀有气体相同,比较稳定相同,比较稳定Fe2+ 3d6((1)离子的电荷)离子的电荷4、离子的结构特征、离子的结构特征离子的核外电子排布并不都与稀有气体相同。
离子的核外电子排布并不都与稀有气体相同((3)离子的半径)离子的半径 (3) 电子层结构相同的离子,随核电子层结构相同的离子,随核电荷数的增加,离子半径逐渐减小电荷数的增加,离子半径逐渐减小P,S,Cl,Na,MgNa+ ,Mg2+,Al3+P3-,S2-,Cl-(1)阴离子的半径大于相应的原子半阴离子的半径大于相应的原子半径径(2)阳离子的半径小于相应的原子半阳离子的半径小于相应的原子半径径半径比较问题归纳半径比较问题归纳1)原子半径)原子半径概念:成键原子核间距离的一半概念:成键原子核间距离的一半变化规律:变化规律:同周期从左往右逐渐减小同周期从左往右逐渐减小同主族从上到下逐渐增大同主族从上到下逐渐增大意义:原子半径的大小可判断原子得失电子的难意义:原子半径的大小可判断原子得失电子的难易,半径越大越易失电子易,半径越大越易失电子比较微粒大小的依据(三看)比较微粒大小的依据(三看)一看电子层数:电子层数越多半径越大一看电子层数:电子层数越多半径越大 Na>Na+二看核电荷数:电子层数相同时,核电荷数越大半径越小二看核电荷数:电子层数相同时,核电荷数越大半径越小 S2->Cl->Ar>K+>Ca2+; O2->F->Ne>Na+>Mg2+>Al3+三看电子数:电子层和核电荷数都相同时,电子数越多半径越大。
三看电子数:电子层和核电荷数都相同时,电子数越多半径越大 Cl->Cl;Fe2+>Fe3+T:影响离子键强弱的因素有哪些?:影响离子键强弱的因素有哪些?Ø离子半径离子半径Ø离子所带电荷离子所带电荷离子半径越小,所带电荷越多,离子键越离子半径越小,所带电荷越多,离子键越强,形成的化合物熔、沸点越高强,形成的化合物熔、沸点越高 氯气氯气 写出下列物质的电子式和结构式写出下列物质的电子式和结构式 溴化氢溴化氢 过氧化氢过氧化氢甲烷甲烷 ﹕﹕H Br ﹕﹕﹕﹕ ﹕﹕ 氮气氮气 ﹕ H C H ﹕﹕ ﹕H H Cl Cl:::::::::::::: …N N ·· … ·· ﹕ H O O H ﹕ ﹕ ﹕ · · · · · · Cl--Cl H--Br N≡N H--C --HHH-- -- H--O--O--H (单键)(单键) (叁键)(叁键) 次氯酸的电子式或结构式错误的是(次氯酸的电子式或结构式错误的是( ))H Cl O ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ H--O--Cl((A))((B))((C))((D))A DH O Cl ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ ﹕H+ [ Cl O ]- ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ ﹕ ﹕含氧酸都是共价化合物,不是离子化合物。
含氧酸都是共价化合物,不是离子化合物氢分子的形成:氢分子的形成: H · 氯化氢分子的形成:氯化氢分子的形成:· H++→ Cl ·· ·· ·· · Cl ·· ::H · ++→ H ·· ··H H ··用电子式表示共价键的形成过程用电子式表示共价键的形成过程共用电子对不偏移,成键原子不显电性共用电子对不偏移,成键原子不显电性 共用电子对偏向氯原子,共用电子对偏向氯原子,H﹣﹣H((结构式)结构式)H﹣﹣Cl((结构式)结构式)氯原子带部份负电荷,氢原子带部份正电荷氯原子带部份负电荷,氢原子带部份正电荷原子间通过共用电子对原子间通过共用电子对( (电子云重叠电子云重叠) )所形所形成的化学键成的化学键, ,叫做共价键叫做共价键1)(1)成键微粒成键微粒: :原子(原子(一般在非金属原子之间一般在非金属原子之间))二、共价键和共价分子二、共价键和共价分子1、共价键、共价键(2)(2)共价键的形成条件共价键的形成条件: :•成键成键原子双方必须有原子双方必须有未成对的电子,未成对的电子,并且自旋方向要并且自旋方向要相反相反; ;•电子云必须发生重叠电子云必须发生重叠(通过通过共用电子共用电子对对,而不是,而不是得失电子得失电子形成的。
形成的)非极性键极性键((1)非极性键:)非极性键:同种原子间形成的共价键是同种原子间形成的共价键是非极性共价键,简称非极性键非极性共价键,简称非极性键2)极性键:)极性键:两种不同的原子间形成的共两种不同的原子间形成的共价键是极性共价键,简称极性键价键是极性共价键,简称极性键2、共价键的分类:、共价键的分类:规律:规律: ①①在单质分子中,同种原子形成共价键,共用电在单质分子中,同种原子形成共价键,共用电子对不偏移,为非极性键子对不偏移,为非极性键 ②②在化合物分子中,不同种原子形成共价键,共在化合物分子中,不同种原子形成共价键,共用电子对发生偏移,为极性键用电子对发生偏移,为极性键 ③③化合物分子中的两种原子得电子能力相差越大,化合物分子中的两种原子得电子能力相差越大,键的极性越强键的极性越强H-HH-ClNa+ Cl-++----++++-- 有极性 有极性(正负电荷重心(正负电荷重心不不重合)重合)离子键有很强极性离子键有很强极性(正负电荷分离)(正负电荷分离)极性增强极性增强极性增强极性增强离子键和共价键之间没有明显的界限离子键和共价键之间没有明显的界限练习:下列物质中练习:下列物质中:1.含离子键的物质是(.含离子键的物质是( ) )2.含非极性共价键的物质是(.含非极性共价键的物质是( ) )3.含极性共价键的物质是(.含极性共价键的物质是( ) )A、、KF B、、H2O C、、 N2 D、、 F2E、、CS2F、、CaCl2、、G、、CH4H、、CCl4I、、 Br2J、、 PH3 A、、F、、B、、E、、 G、、H、、JC、、D、、I几种重要的分子空间构型几种重要的分子空间构型1. 1. 直线型、折线型与三角锥型直线型、折线型与三角锥型O = C = OO = C = O180°180°(直线型)(直线型)水分子水分子104°30′104°30′(折线型)(折线型)氨分子氨分子;水合氢离子水合氢离子107°18′107°18′(三角锥形)(三角锥形)2. 2. 正四面体型正四面体型(CH4,,CCl4,,NH4+ )(P4)3. 3. 平面型平面型原子形成分子后,原子的最外层电原子形成分子后,原子的最外层电子数并非都是子数并非都是8 8电子稳定结构。
电子稳定结构4. 4. 球形球形 定义:定义: 成成键键两两原原子子间间共共用用电电子子对对不不是是由由两两个个原原子子提提供供,,而而只只由由其其中中一一方方提提供供所所形形成成的的共共价价键键称称为为配位键:配位键:A ++∶ ∶B → A∶ ∶B((表示为表示为A←B))∶ ∶B 电子对给予体电子对给予体A 电子对接受体电子对接受体“→” 指向接受电子对原子的箭头指向接受电子对原子的箭头 *配位键配位键如:如:NH4+H+N :HHH.Χ Χ.Χ Χ.Χ ΧHN :HHH.Χ Χ.Χ Χ.Χ Χ[ ]+配位键的形成条件:配位键的形成条件: 成键原子中的一个原子的价电子层有孤成键原子中的一个原子的价电子层有孤对电子(为成建的电子对)对电子(为成建的电子对) 另一个原子的价电子层有可接受孤对电另一个原子的价电子层有可接受孤对电子的空轨道子的空轨道((1)键长:)键长:指成键两原子核之间的距离指成键两原子核之间的距离3、共价键的参数、共价键的参数一般说来,键长越短,键越牢固一般说来,键长越短,键越牢固。
((2)键能)键能 键键能越大,键越牢固能越大,键越牢固 气态原子形成一摩共价单键所释放的能量气态原子形成一摩共价单键所释放的能量(破坏一摩单键所吸收的能量)叫做键能破坏一摩单键所吸收的能量)叫做键能H + H → HH + H → H2 2 + 436kJ + 436kJH H2 2 + 436kJ → H + H + 436kJ → H + H一些共价键的键能一些共价键的键能 反应热反应热反应热反应热= = 所有生成物键能总和-所有反应物键能总和所有生成物键能总和-所有反应物键能总和所有生成物键能总和-所有反应物键能总和所有生成物键能总和-所有反应物键能总和Q = EQ = E(生成物)(生成物)(生成物)(生成物)-E-E(反应物)(反应物)(反应物)(反应物)CO2分子的键角分子的键角((3)键角)键角: 在分子中键和键之间的夹角叫做在分子中键和键之间的夹角叫做键角键角键角决定分子在空间的几何构型键角决定分子在空间的几何构型乙醚乙醚戊烷戊烷甲烷甲烷甲醛甲醛键长、键角、键能的比较键长、键角、键能的比较 概念概念 意义意义键长键长 成键两原子核间的平均距离成键两原子核间的平均距离 键长越短键越强结合越牢固键长越短键越强结合越牢固键能键能 形成形成1mol化学键所放出的能量化学键所放出的能量 键能越大键越强结合越牢固键能越大键越强结合越牢固键角键角 分子内相邻两共价键之间的夹角分子内相邻两共价键之间的夹角 决定分子构型,判断分子极性决定分子构型,判断分子极性 键能键能 键长键长 键角键角 判断分子的稳定性判断分子的稳定性 确定分子在空间的几何构型确定分子在空间的几何构型共价键有方向性和饱和性共价键有方向性和饱和性 参考下表中化学键的键能数据,下列分子中,参考下表中化学键的键能数据,下列分子中,受热时最稳定的是受热时最稳定的是(( ))A.氢气氢气 B.氟化氢氟化氢 C.氯化氢氯化氢 D.溴化氢溴化氢B练习练习 反应反应反应反应 HH2 2( (气气气气) + Cl) + Cl2 2( (气气气气) = 2HCl() = 2HCl(气气气气)+179kJ)+179kJ键能数据:键能数据:键能数据:键能数据:H-H 436kJ/mol H-H-H 436kJ/mol H-ClCl 431kJ/mol 431kJ/mol 试回答:试回答:试回答:试回答:⑴⑴⑴⑴ Cl-ClCl-Cl 的键能是多少?的键能是多少?的键能是多少?的键能是多少? ⑵⑵⑵⑵ 氢分子、氯分子和氯化氢分子中,哪氢分子、氯分子和氯化氢分子中,哪氢分子、氯分子和氯化氢分子中,哪氢分子、氯分子和氯化氢分子中,哪种分子最稳定?为什么?种分子最稳定?为什么?种分子最稳定?为什么?种分子最稳定?为什么?Cl-ClCl-Cl 的键能的键能的键能的键能 =( 2×431)-179 – 436 = 247(kJ/mol)=( 2×431)-179 – 436 = 247(kJ/mol)氢分子最稳定,因氢分子最稳定,因氢分子最稳定,因氢分子最稳定,因H-HH-H的键能最大。
的键能最大的键能最大的键能最大解:解:解:解:反应热反应热反应热反应热 = = 所有生成物键能总和所有生成物键能总和所有生成物键能总和所有生成物键能总和- -所有反应物键能总和所有反应物键能总和所有反应物键能总和所有反应物键能总和4、非极性分子与极性分子、非极性分子与极性分子非极性分子:分子内电荷分布对称非极性分子:分子内电荷分布对称(正负电荷重心重合正负电荷重心重合)极性分子:分子内电荷分布不对称极性分子:分子内电荷分布不对称(正负电荷重心不重合正负电荷重心不重合) Ø某些分子中的共价键无极性,其分子是某些分子中的共价键无极性,其分子是否一定无极性?否一定无极性?Ø某些分子中的共价键有极性,其分子是某些分子中的共价键有极性,其分子是否一定有极性?否一定有极性?非极性键非极性键化学键的极性与分子极性的关系化学键的极性与分子极性的关系非极性分子非极性分子如:如:H2、、O2、、N2、、O3 极性键极性键极性分子极性分子如:如:HCl、、H2O、、NH3、、HF SO2非极性分子非极性分子因为分子空间构型对称,因为分子空间构型对称,如:如:CH4 CO2常见分子的构型及其分子的极性常见分子的构型及其分子的极性X2型:型: H2类型类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性N2 非极性键非极性键 非极性分子非极性分子均为直线型均为直线型XY型型 HFNO 极性键极性键 极性分子极性分子类型类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性均为直线型均为直线型类型类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性X2Y型型H2OH2S极性键极性键极性分子极性分子均为角形均为角形X2Y型型CO2SO2极性键极性键非极性分子非极性分子极性键极性键极性分子极性分子类型类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性直线型直线型角形角形类型类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性XY3型型BF3NH3极性键极性键非极性分子非极性分子极性键极性键极性分子极性分子平面三角形平面三角形三角锥形三角锥形类型类型 实例实例 结构结构 键的极性键的极性 分子极性分子极性XY4型型CH4CCl4均为正四面体形均为正四面体形极性键极性键非极性分子非极性分子一般对称的几何形状:一般对称的几何形状:直线型、正三角形、正四面体。
直线型、正三角形、正四面体如直线型分子如直线型分子CO2、、CS2、、C2H2,,正三角形分子正三角形分子BF3,,正四面体分子正四面体分子CCl4、、CH4等 极性、非极性分子的实例极性、非极性分子的实例分子分子 极性分子极性分子 非极性分子非极性分子双原子双原子 CO NO HX X2 H2 O2 N2三原子三原子(AB2) V型型 H2O H2S NO2 SO2 直线型直线型 CO2 CS2 四原子四原子(AB3) 三角锥型三角锥型 NH3 PH3 平面正三角平面正三角 BF3 SO3 ( P4,C2H2)五原子五原子(AB4) CHCl3 CH2Cl2 CH3Cl 正四面体正四面体 CH4 CCl4 判断非极性分子和极性分子的依据:判断非极性分子和极性分子的依据:双原子分子双原子分子极性键极性键→非极性键非极性键→多原子分子多原子分子都是非极性键都是非极性键→有极性键有极性键几何结构对称几何结构对称→几何结构不对称几何结构不对称→极性分子 极性分子 HCl,,CO,,NO非极性分子 非极性分子 H2,,O2,,N2非极性分子如:非极性分子如:CO2,,CH4极性分子 如:极性分子 如:NH3,,H2O非极性分子 非极性分子 P4,,C60非极性分子与极性分子的比较非极性分子与极性分子的比较定义定义 电荷分布电荷分布 类别类别非极性分子非极性分子极性分子极性分子特特征征共用电子对共用电子对分分子子空空间间构型构型实例实例电荷分布均匀对称的分子电荷分布均匀对称的分子电荷分布不电荷分布不均匀不对称均匀不对称不偏移或对称分布不偏移或对称分布偏移,不偏移,不对称分布对称分布对称对称不对称不对称 对称对称不对称不对称 H H2 2、、ClCl2 2、、COCO2 2、、CSCS2 2、、CClCCl4 4HClHCl、、H H2 2O O、、NHNH3 3 等等键的极性与分子的极性的区别与联系键的极性与分子的极性的区别与联系概念概念键的键的极性极性分子的极性分子的极性含义含义决定因素决定因素联系联系说明说明极性键和非极性键极性键和非极性键是否由同种元素原子形成是否由同种元素原子形成极性分子和非极性分子极性分子和非极性分子极性分子和非极性分子极性分子和非极性分子1. 以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子;以非极性键结合的双原子分子必为非极性分子;2. 以极性键结合的双原子分子一定是极性分子;以极性键结合的双原子分子一定是极性分子;3. 以极性键结合的多原子分子,是否是极性分子,以极性键结合的多原子分子,是否是极性分子,由该分子的空间构型决定。
由该分子的空间构型决定键键有极性时,分子不一定有极性有极性时,分子不一定有极性5、相似相溶原理、相似相溶原理极性分子易溶于极性溶剂中;极性分子易溶于极性溶剂中;非极性分子易溶于非极性溶剂中非极性分子易溶于非极性溶剂中例如:例如: 碘(非极性分子)易溶于四氯化碳(非碘(非极性分子)易溶于四氯化碳(非极性分子),但是在水(极性分子)中溶解极性分子),但是在水(极性分子)中溶解度很小练习2、在下列物质中:、在下列物质中:①①含离子键的物质是含离子键的物质是 ;;②②含有共价键化合物的是含有共价键化合物的是 ;; ③③由极性键形成的非极性分子是由极性键形成的非极性分子是 ;;④④由非极性键形成的非极性分子是由非极性键形成的非极性分子是 A、、Cl2B、、NalC、、 H2SD、、 CO2E、、 CaCl2F、、 N2G、、CCl4H、、Na2OI、、NH3J、、HBr B、、E、、H、、C、、D、、G、、I、、J、、G、、 D、、A、、F、、三、金属键三、金属键1、定义:金属阳离子与自由电子之间、定义:金属阳离子与自由电子之间通过静电作用形成的化学键通过静电作用形成的化学键2、成键微粒:、成键微粒:3、成键实质、成键实质::金属阳离子和自由电子金属阳离子和自由电子静电作用(静电引力和斥力)静电作用(静电引力和斥力)金属键存在于固体金属键存在于固体金属单质或合金金属单质或合金中中三种化学键的比较三种化学键的比较化学键化学键 概念概念 作用点作用点 特征特征 形成条件和规律形成条件和规律 示例示例离子键离子键阴阳离子间阴阳离子间静电作用静电作用离子离子无方向性无方向性无饱和性无饱和性金属金属(NH4+)与非与非金属或酸根金属或酸根盐、碱金盐、碱金属氧化物属氧化物共共 价价 键键极性键极性键非极非极性键性键配位键配位键原原子子间间共共用用电电子子对对偏偏不偏不偏一方一方提供提供不同不同原子原子相同相同原子原子特殊特殊原子原子有有方方向向性性和和饱饱和和性性不同非金属元不同非金属元素之间素之间同种非金属元素同种非金属元素之间之间一方有孤对电子,一方有孤对电子,一方有空轨道一方有空轨道CO HXX2 O2 H2O2H3O+ NH4+金属键金属键金属离子和金属离子和自由电子间自由电子间的静电作用的静电作用金属离子金属离子和自由电和自由电子间子间无方向性无方向性无饱和性无饱和性金属单质和合金金属单质和合金相邻的两个或多个原子或离子之间的强烈相互作用相邻的两个或多个原子或离子之间的强烈相互作用四、分子间作用力(范德华力)四、分子间作用力(范德华力)组成和结构相似:分子量越大,力越大。
组成和结构相似:分子量越大,力越大 如熔沸点如熔沸点 CF4
称为氢键水分子中的氢键水分子中的氢键 分子间分子间氢键实际上是分子氢键实际上是分子间的缔合键间的缔合键, ,它的作用力与分它的作用力与分子间力相近但与分子间力不子间力相近但与分子间力不同的是,它有方向性和饱和性同的是,它有方向性和饱和性实际上只有实际上只有F、、O、、N等原子与等原子与H原子结合的物原子结合的物质,才能形成较强的氢键质,才能形成较强的氢键O—H ···O—H H—H—分子间氢键加强了分分子间氢键加强了分子间作用力子间作用力, ,它使物它使物质的熔沸点升高质的熔沸点升高氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响如水和氟化氢的沸点与同如水和氟化氢的沸点与同族元素的氢化物比较族元素的氢化物比较, ,出现出现了反常的升高了反常的升高。












