四川轻化工大学（四川理工学院）：《无机化学》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 分子结构和晶体结构

第五章分子结构和晶体结构 [引言]分子是参与化学反应的基本单元。分子是由原子组 成的，所以分子的形成说明原子之间存在着相互作用。 分子结构：微观独立存在的集合体（分子、离子、原子） 中原子之间的排列及作用。 晶体结构：宏观聚集体中微粒（原子、分子、离子）的排 列及作用。 本章重点：共价化合物结构理论，有关应用 第一节化学键（自学） 一、定义： 在分子或晶体中，相邻原子间强烈的相互作用

第五章 分子结构和晶体结构 [引言]分子是参与化学反应的基本单元。分子是由原子组 成的，所以分子的形成说明原子之间存在着相互作用。 分子结构：微观独立存在的集合体（分子、离子、原子） 中原子之间的排列及作用。 晶体结构：宏观聚集体中微粒（原子、分子、离子）的排 列及作用。 本章重点：共价化合物结构理论，有关应用 第一节 化 学 键(自学) 一、定义： 在分子或晶体中，相邻原子间强烈的相互作用

二、类型： 离子键 共价键（配位键） 金属键 三、键参数：表征化学键性质的物理量。 1、键能： 概念：破坏1mol气态化学键（化学式表示）变成气态 原子 或原子团所需要的能量。 若破坏的化学键多于一个时，则取其平均值。 键能越大，破坏键所需能量越大，键越强。 2、键长： 概念：分子间两原子核间的平衡距离。 一般情况下，键长越短，键强度越大。键越牢固。 3、键角：指键之间的夹角 概念：表征化学键方向性、分子空间结构的重要参数。 4、 键矩：表征原子间键的正负电荷重心不重合的程度。 键矩为零正负电荷重心重合，为非极性键。 键矩不为零，为极性键；键矩越大，键极性越强

二、类型： 离子键 共价键（配位键） 金属键 三、键参数：表征化学键性质的物理量。 1、键能： 概念：破坏1mol气态化学键（化学式表示）变成气态 原子 或原子团所需要的能量。 若破坏的化学键多于一个时，则取其平均值。 键能越大，破坏键所需能量越大，键越强。 2、键长： 概念：分子间两原子核间的平衡距离。 一般情况下，键长越短，键强度越大。键越牢固。 3、键角：指键之间的夹角 概念：表征化学键方向性、分子空间结构的重要参数。 4、键矩：表征原子间键的正负电荷重心不重合的程度。 键矩为零正负电荷重心重合，为非极性键。 键矩不为零，为极性键；键矩越大，键极性越强

第二节离子化合物的结构（总结归纳） [问题]：根据希有气体原子的电离能和电子亲合能数据 有何启示？ 说明：原子难失去电子，也难得到电子。该电子构型稳定 对价电子数较少金属原子，倾向于失去价电子 变成希有气体型的阳离子。 对非金属，价电子数多，则倾向于获得电子成 8电子型的阴离子。 提出：金属与非金属原子彼此发生电子转移，形成的 相互作用，称为离子键

第二节 离子化合物的结构 (总结归纳) [问题]：根据希有气体原子的电离能和电子亲合能数据 有何启示？ 说明：原子难失去电子，也难得到电子。该电子构型稳定 对价电子数较少金属原子，倾向于失去价电子 变成希有气体型的阳离子。 对非金属，价电子数多，则倾向于获得电子成 8电子型的阴离子。 提出：金属与非金属原子彼此发生电子转移，形成的 相互作用，称为离子键

一、离子键及离子化合物： 1、定义：由异电荷靠静电作用产生的化学结合力，称 为离子键。 离子型化合物：由离子键组成的化合物。 2、形成条件： 通常以电负性差大于1.7作为是否为离子键的参考依据 3、本质：静电作用。 4、特征： ①无方向性 ②无饱和性 5、离子结构类型： 2e、8e、18e、18+2e、不饱和型

一、离子键及离子化合物： 1、定义：由异电荷靠静电作用产生的化学结合力，称 为离子键。 离子型化合物：由离子键组成的化合物。 2、形成条件： 通常以电负性差大于1.7作为是否为离子键的参考依据 3、本质：静电作用。 4、特征： ①无方向性 ②无饱和性 5、离子结构类型： 2e、8e、18e、18+2e、不饱和型

二、离子晶体及其特性： 1、晶体： 微观粒子（分子、原子、离子）在空间规则排列形成的宏 观聚集体。 2、晶格结点：微粒所处的位置。 3、晶胞：重复排列的具有代表性的最小单元。 4、AB型晶体构型： CsC1型 NaCl型 ZnS型（了解） 晶格类型 体心立方 面心立方 面心立方 配位数 8 6 4 5、离子晶体特性： 具有较高的熔沸点和硬度； 脆性，机械加工性能差； 导电性：熔融或水溶液导电，但固体不导电

二、离子晶体及其特性： 1、晶体： 微观粒子（分子、原子、离子）在空间规则排列形成的宏 观聚集体。 2、晶格结点：微粒所处的位置。 3、晶胞：重复排列的具有代表性的最小单元。 4、AB型晶体构型： CsCl型 NaCl型 ZnS型 （了解） 晶格类型 体心立方 面心立方 面心立方 配位数 8 6 4 5、离子晶体特性： 具有较高的熔沸点和硬度； 脆性，机械加工性能差； 导电性：熔融或水溶液导电，但固体不导电

三、晶格能 1、定义：破坏1mol晶体（化学式），形成无限远离 的气态离子的能量变化 2、分析：离子晶体形成过程中的能量变化 3、表明：离子晶体能稳定存在，关键在于阴阳离子间 强烈的结合力，仅用电子结构稳定说明其形成是不 完善的。 4、影响因素：离子的电荷、半径 5、应用： NaX物理性质变化规律

三、晶格能 1、定义：破坏1mol晶体（化学式），形成无限远离 的气态离子的能量变化 2、分析：离子晶体形成过程中的能量变化 3、表明：离子晶体能稳定存在，关键在于阴阳离子间 强烈的结合力，仅用电子结构稳定说明其形成是不 完善的。 4、影响因素：离子的电荷、半径 5、应用： NaX物理性质变化规律

第三节共价化合物的结构 [问题]如何说明H、HCI等众多物质的形成及性质。 离子键理论不能圆满解释。 提出了原子间可通过共用电子对形成分子的观点， 即共价键。 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。 [问题]：共用电子为什么能形成？形成条件是什么？ 本质是什么？ 随着量子力学的建立，近代原子结构理论的发展，先 后建立了两大共价键理论：VB法和MO法。 一、VB法： 立论点：电子配对和原子轨道最大重叠

第三节 共价化合物的结构 [问题] 如何说明H2、HCl等众多物质的形成及性质。 离子键理论不能圆满解释。 提出了原子间可通过共用电子对形成分子的观点， 即共价键。 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。 [问题]：共用电子为什么能形成？形成条件是什么？ 本质是什么？ 随着量子力学的建立，近代原子结构理论的发展，先 后建立了两大共价键理论：VB法和M0法。 一、VB法： 立论点：电子配对和原子轨道最大重叠

1、要点： ①电子配对原理： 原子间共价键结合是以相互自旋反向的未成对电子 彼此配对为前提，符合不相容原理 即成单电子且自旋相反，俩俩偶合成“电子对”形 成共价键。 推论：两原子各有一个成单电子且自旋反向，则形成 一个稳定共价单键；若有多个成单电子且自旋反向， 则形成复键。 若A原子有两个成单电子，B原子有一个成单电 子，满足自旋反向则形成AB,型分子。 ②原子轨道最大重叠原理： 两配对电子的原子轨道，力图最大程度的重叠才能 最大限度的使核间的电子云密集，能量处于最低状 态，形成共价键

1、要点： ①电子配对原理： 原子间共价键结合是以相互自旋反向的未成对电子 彼此配对为前提，符合不相容原理 即成单电子且自旋相反，俩俩偶合成“电子对”形 成共价键。 推论：两原子各有一个成单电子且自旋反向，则形成 一个稳定共价单键；若有多个成单电子且自旋反向， 则形成复键。 若A原子有两个成单电子，B原子有一个成单电 子，满足自旋反向则形成AB2型分子。 ②原子轨道最大重叠原理： 两配对电子的原子轨道，力图最大程度的重叠才能 最大限度的使核间的电子云密集，能量处于最低状 态，形成共价键

2、共价键的本质和形成条件： ①本质：仍是电性的。 ②形成条件： I.成单电子自旋相反： Π.原子轨道最大重叠。 同时满足，方能成键。 3、共价键的特征： ①饱和性：由于每个原子提供的轨道和成单电子数目是一定的， 所以每年原子的成键总数或以单键联接的原子数目是一定的。 ②方向性：原子轨道除$外，在空间都有一定的取向，所以只 有沿着一定的方向才能发生最大重叠。 4、共价键的类型： 0键：沿键轴方向，“头碰头”方式重叠。 π键：轨道对称轴相互平行，“肩并肩”重叠。 重叠程度：0键大于π键

2、共价键的本质和形成条件： ①本质：仍是电性的。 ②形成条件： Ⅰ.成单电子自旋相反； Ⅱ.原子轨道最大重叠。 同时满足，方能成键。 3、共价键的特征： ①饱和性：由于每个原子提供的轨道和成单电子数目是一定的， 所以每年原子的成键总数或以单键联接的原子数目是一定的。 ②方向性：原子轨道除S外，在空间都有一定的取向，所以只 有沿着一定的方向才能发生最大重叠。 4、共价键的类型： σ键：沿键轴方向，“头碰头”方式重叠。 π键：轨道对称轴相互平行，“肩并肩”重叠。 重叠程度：σ键大于π键

5、VB法补充 ①激发成键观点：例 ②配位键：原子间共用电子对是由一个原子提供形成的化学键。 [问题]：水分子的空间构型如何解释？ 二、杂化轨道理论 立论：原子轨道在成键时，为增强其成键能力，几个原子轨道 可混杂重新组成几个新的原子轨道。 (一)要点： 1.原子形成分子时存在价层内电子的激发，轨道杂化过程。 ①杂化：原子相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道 “混合”，重新组合成一组新的轨道的过程。 ②杂化轨道：杂化后形成的新轨道。 ③杂化轨道数目：与参与组合的原子轨道数目相同

5、VB法补充 ①激发成键观点：例 ②配位键：原子间共用电子对是由一个原子提供形成的化学键。 [问题]：水分子的空间构型如何解释？ 二、杂化轨道理论 立论：原子轨道在成键时，为增强其成键能力，几个原子轨道 可混杂重新组成几个新的原子轨道。 (一)要点： 1.原子形成分子时存在价层内电子的激发，轨道杂化过程。 ①杂化：原子相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道 “混合”，重新组合成一组新的轨道的过程。 ②杂化轨道：杂化后形成的新轨道。 ③杂化轨道数目：与参与组合的原子轨道数目相同