化学键与分子结构市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
《化学键与分子结构市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化学键与分子结构市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx(129页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 第十章第十章 化学键与分子结构化学键与分子结构 1 1 离子键理论离子键理论 1916 年德国科学家年德国科学家 Kossel(科塞尔科塞尔)提出离子键理论。提出离子键理论。一一 离子键形成离子键形成 1 形成过程形成过程 以以 NaCl 为例为例。第一步第一步 电子转移形成离子:电子转移形成离子:Na e Na+,Cl +e Cl 第二步第二步 靠静电吸引,靠静电吸引,形成化学键形成化学键。对应电子构型改变:对应电子构型改变:2s 2 2p 6 3s 1 2s 2 2p 6,3s 2 3p 5 3s 2 3p 6 形成形成 Ne 和和 Ar 稀有气体原子结构,形成稳定离子。稀有气体原子结构
2、,形成稳定离子。第1页 横坐标横坐标 核间距核间距 r ;纵坐标;纵坐标 体系势能体系势能 V。纵坐标零点纵坐标零点 当当 r 无穷大时,即两核之间无限远时势能。无穷大时,即两核之间无限远时势能。下面来考查下面来考查 Na+和和 Cl 彼此靠近过程中,势能彼此靠近过程中,势能 V 改变。改变。体系势能与核间距之间关系如图所表示:体系势能与核间距之间关系如图所表示:V0Vr0r0r 图中可见:图中可见:r r0,当,当 r 减小时,正负离子靠静电相互吸引,减小时,正负离子靠静电相互吸引,势能势能 V 减小,体系趋于稳定。减小,体系趋于稳定。第2页 r =r0,V 有极小值,此时体系最稳定,有极小
3、值,此时体系最稳定,表明形成离子键。表明形成离子键。2 离子键形成条件离子键形成条件 1元素电负性差比较大元素电负性差比较大 X 1.7,发生电子转移,形成离子键;,发生电子转移,形成离子键;X 1.7,不发生电子转移,形成共价键。,不发生电子转移,形成共价键。但离子键和共价键之间,并非能够截然区分。但离子键和共价键之间,并非能够截然区分。可将离子键视可将离子键视为极性共价键一个极端,而另一极端则为非极性共价键。为极性共价键一个极端,而另一极端则为非极性共价键。所以,离子相互吸引,保持一定距离时,体系最稳定。这就所以,离子相互吸引,保持一定距离时,体系最稳定。这就意味着形成了离子键。意味着形成
4、了离子键。r0 和键长相关,而和键长相关,而 V 和键能相关。和键能相关。V0V r 1.7,实际上是指离子键成份大于,实际上是指离子键成份大于 50%。2 易形成稳定离子易形成稳定离子 Na+2s 2 2p 6,Cl 3s 2 3p 6,到达稀有气体式稳定结构。,到达稀有气体式稳定结构。Ag+4d10,Zn 2+3d10,d 轨道全充满稳定结构。轨道全充满稳定结构。只转移少数电子,就到达稳定结构。只转移少数电子,就到达稳定结构。而而 C 和和 Si 原子电子结构为原子电子结构为 s 2 p 2,要失去或得到,要失去或得到 4 e,才能才能形成稳定离子,比较困难。所以普通不形成离子键。如形成稳
5、定离子,比较困难。所以普通不形成离子键。如第4页 3形成离子键时释放能量多形成离子键时释放能量多 Na(s)+1/2 Cl 2(g)=NaCl(s)H=410.9 kJmol1 在形成离子键时,以放热形式,释放较多能量。在形成离子键时,以放热形式,释放较多能量。CCl 4、SiF4 等,均为共价化合物等,均为共价化合物。二二 离子键特征离子键特征 1 作用力实质是静电引力作用力实质是静电引力 q1,q2 分别为正负离子所带电量分别为正负离子所带电量,r 为正负离子核间距离。为正负离子核间距离。2 离子键无方向性和饱和性离子键无方向性和饱和性 与任何方向电性不一样离子相吸引,所以无方向性;与任何
6、方向电性不一样离子相吸引,所以无方向性;且只要是正负离子之间,则彼此吸引,即无饱和性。且只要是正负离子之间,则彼此吸引,即无饱和性。学习了共价键以后,会加深对这个问题了解。学习了共价键以后,会加深对这个问题了解。第5页 三三 离子键强度离子键强度 1 键能和晶格能键能和晶格能 键能键能(以以 NaCl 为例为例)1 mol 气态气态 NaCl 分子,离解成气分子,离解成气体原子时,所吸收能量,用体原子时,所吸收能量,用 Ei 表示。表示。NaCl(g)=Na(g)+Cl(g)H =Ei 键能键能 Ei 越大,表示离子键越强。越大,表示离子键越强。晶格能晶格能 气态正负离子,结合成气态正负离子,
7、结合成 1 mol NaCl 晶体时,放出晶体时,放出能量,用能量,用 U 表示。表示。Na+(g)+Cl(g)=NaCl(s)H =U 晶格能晶格能 U 越大,则形成离子键得到离子晶体时放出能量越越大,则形成离子键得到离子晶体时放出能量越多,离子键越强。多,离子键越强。键能和晶格能,均能表示离子键强度,而且大小关系一致。键能和晶格能,均能表示离子键强度,而且大小关系一致。晶格能比较惯用。晶格能比较惯用。第6页 2 玻恩玻恩 哈伯循环哈伯循环 (Born Haber Circulation)Born 和和 Haber 设计了一个热力学循环过程,从已知热力学设计了一个热力学循环过程,从已知热力学
8、数据出发,计算晶格能。详细以下:数据出发,计算晶格能。详细以下:Na (g)H 1 Na+(g)H 3Na (s)+1/2 Cl2 (g)NaCl (s)H 6 H 1 =S =108.8 kJmol1,Na (s)升华热升华热 S;H 2 =1/2 D =119.7 kJmol1,Cl 2(g)离解能离解能 D 二分之一;二分之一;H 2Cl (g)H 4Cl (g)H 5+第7页 Na (g)H 1 Na+(g)H 3Na (s)+1/2 Cl2 (g)NaCl (s)H 6 H 2Cl (g)H 4Cl (g)H 5+H 3 =I1 =496 kJmol1 ,Na 第一电离能第一电离能
9、I 1;H 4 =E =348.7 kJmol1 ,Cl 电子亲合能电子亲合能 E 相反数;相反数;H 5=U =?,NaCl 晶格能晶格能 U 相反数;相反数;第8页 Na (g)H 1 Na+(g)H 3Na (s)+1/2 Cl2 (g)NaCl (s)H 6 H 2Cl (g)H 4Cl (g)H 5+H 6 =f Hm=410.9 kJmol1 ,NaCl 标准生成热。标准生成热。由盖斯定律由盖斯定律 H 6 =H 1+H2 +H 3 +H 4 +H 5 所以所以 H 5 =H 6 (H1 +H 2 +H 3 +H 4 )即即 U =H1 +H 2 +H 3 +H 4 H 6 =S
10、+1/2 D +I1 E f Hm 第9页 U =108.8+119.7 +496 348.7 +410.9 =786.7 (kJmol1 )以上关系称为以上关系称为 Born Haber 循环循环。利用盖斯定律,也能够计算利用盖斯定律,也能够计算 NaCl 离子键键能。离子键键能。NaCl (g)Na(g)+Cl(g)H =E i Na+(g)H1 H4 H2Cl(g)H3+NaCl (s)Na(g)+Cl (g)NaCl (g)H5 =E i第10页 H 1 Na 第一电离能第一电离能 I 1 ;H 2 Cl 电子亲合能电子亲合能 E 相反数相反数 E;H 3 NaCl 晶格能晶格能 U
11、相反数相反数 U;H 4 NaCl 升华热升华热 S;而而 H 5 =E i,所以经过所以经过 I1,E,U 和和 S 可求出键能可求出键能 Ei。NaCl (g)Na(g)+Cl(g)H =E i Na(g)+Cl (g)NaCl (g)Na+(g)H1 H4 H2Cl(g)H3+NaCl (s)H5 =E i第11页 1离子电荷数影响离子电荷数影响 电荷高,离子键强电荷高,离子键强。NaCl +1 1 MgO +2 2 m.p.801C 2800C U 786.7 kJmol1 3916.2 kJmol1 2离子半径影响离子半径影响 半径大,离子间距大,作用力小;相反,半径小,作用力大。半
12、径大,离子间距大,作用力小;相反,半径小,作用力大。NaCl Cl 半径小半径小 NaI I 半径大半径大 m.p.801C 660C U 786.7 kJmol1 686.2 kJmol1 3 影响离子键强度原因影响离子键强度原因 从离子键实质是静电引力从离子键实质是静电引力 F q1 q2 /r 2 出发,影响出发,影响 F 大小大小原因有:离子电荷原因有:离子电荷 q 和离子之间距离和离子之间距离 r 。第12页 d 值可由晶体值可由晶体 X 射线衍射试验测定得射线衍射试验测定得到,比如到,比如 MgO d =210 pm。1926 年,哥德希密特年,哥德希密特 (Goldschmidt
13、)用光学方法测得了用光学方法测得了 F 和和 O 2 半径,分别为半径,分别为 133 pm 和和 132 pm。结合结合 X 射线衍射线衍射所得射所得 d 值,得到一系列离子半径。值,得到一系列离子半径。1离子半径概念离子半径概念 将离子晶体中离子看成是相切球将离子晶体中离子看成是相切球体,正负离子核间距体,正负离子核间距 d 是是 r+和和 r 之和之和。dr+r-4 离子半径离子半径第13页 1927 年,年,Pauling 把最外层电子到核距离,定义为离子半把最外层电子到核距离,定义为离子半径。并利用有效核电荷等数据,求出一套离子半径数值,被称为径。并利用有效核电荷等数据,求出一套离子
14、半径数值,被称为 Pauling 半径半径。2离子半径改变规律离子半径改变规律 a)同主族从上到下,电子层增加,含有相同电荷数离子同主族从上到下,电子层增加,含有相同电荷数离子 半径增加。半径增加。Li+Na+K+Rb+Cs+F Cl Br I 教材上两套数据均列出。在比较半径大小和讨论改变规律时,教材上两套数据均列出。在比较半径大小和讨论改变规律时,多采取多采取 Pauling 半径半径。b)同周期主族元素,从左至右离子电荷数升高,同周期主族元素,从左至右离子电荷数升高,=d MgO =210 132 =78 (pm)这种半径为哥德希密特半径这种半径为哥德希密特半径。第14页 c)同一元素,
15、不一样价态离子,电荷高半径小。同一元素,不一样价态离子,电荷高半径小。如如 Ti 4+Ti 3+;Fe 3+Mg 2+Al 3+K+Ca 2+第15页 四四 离子晶体特点离子晶体特点 1 无确定分子量无确定分子量 NaCl 晶体是个大分子,晶体中无单独晶体是个大分子,晶体中无单独 NaCl 分子存在。分子存在。NaCl 是化学式,因而是化学式,因而 58.5 能够认为是式量,不是分子量能够认为是式量,不是分子量。3 熔点沸点较高熔点沸点较高 NaCl MgO m.p.801 C 2800 C b.p.1413 C 3600 C 2 导电性导电性 水溶液或熔融态导电,是经过离子定向迁移完成,而不
16、是经水溶液或熔融态导电,是经过离子定向迁移完成,而不是经过电子流动导电过电子流动导电。第16页+位错位错+受力时发生错位,使正正离子相切,负负离子相切,彼此排受力时发生错位,使正正离子相切,负负离子相切,彼此排斥,离子键失去作用,故离子晶体无延展性斥,离子键失去作用,故离子晶体无延展性。如。如 CaCO3 可可 用于用于雕刻,而不可用于铸造,即不含有延展性雕刻,而不可用于铸造,即不含有延展性。F 4 硬度高硬度高 延展性差延展性差 因离子键强度大,所以硬度高因离子键强度大,所以硬度高。但受到外力冲击时,易发生位错,造成破碎但受到外力冲击时,易发生位错,造成破碎。第17页 五五 离子晶体空间结构
17、离子晶体空间结构 1 对称性对称性 认为一个几何图形有对称性,是指这个图形凭借某个几何元认为一个几何图形有对称性,是指这个图形凭借某个几何元素进行某种操作之后能恢复原状。如,等腰三角形绕着底边上高素进行某种操作之后能恢复原状。如,等腰三角形绕着底边上高旋转旋转 180 后,图形复原。我们说后,图形复原。我们说等腰三角形等腰三角形有对称性;凭借有对称性;凭借底底边上高边上高所进行操作称为对称操作所进行操作称为对称操作 旋转;借以进行旋转操作旋转;借以进行旋转操作底边上高底边上高称为对称元素称为对称元素 对称轴。对称轴。1旋转和对称轴旋转和对称轴 正方形正方形绕着经过对角线交点且垂直于正方形所在平
18、面直线绕着经过对角线交点且垂直于正方形所在平面直线旋转,每旋转,每 90图形复原一次。即每旋转图形复原一次。即每旋转 360/4 图形复原一次,或图形复原一次,或者说旋转者说旋转 360 将复原将复原 4 次。我们说这条直线是正方形四重对称轴,次。我们说这条直线是正方形四重对称轴,或四重轴。或四重轴。若图形绕对称轴旋转,每旋转若图形绕对称轴旋转,每旋转 360/n 图形复原一次,或者图形复原一次,或者第18页说旋转说旋转 360 图形将复原图形将复原 n 次。我们说是该对称轴是该图形次。我们说是该对称轴是该图形 n 重对称轴,或重对称轴,或 n 重轴。重轴。思索题思索题 正方形四重轴有几条?有
19、没有二重轴?有几个二重正方形四重轴有几条?有没有二重轴?有几个二重轴,每种各有几条?轴,每种各有几条?2反应和对称面反应和对称面 注意正六面体(注意正六面体(正立方体正立方体)中,经过一组(中,经过一组(4 条)相互平行条)相互平行 棱中点平面棱中点平面 正六面体各部分凭借这个平面进行正六面体各部分凭借这个平面进行平面镜成像操作后,图形复原。平面镜成像操作后,图形复原。平面镜成像这种对称操作称为反应,平面镜成像这种对称操作称为反应,反应操作所凭借平面称为对称面。反应操作所凭借平面称为对称面。思索题思索题 正六面体中有几个这么对称面?正六面体中有几个这么对称面?其它种类对称面还其它种类对称面还有
20、吗?有几个?有吗?有几个?红色面。红色面。第19页 3反演和对称中心反演和对称中心 注意矩形对角线交点注意矩形对角线交点 O。矩形上全部。矩形上全部点沿着其与点沿着其与 O 点连线按等距离移到点连线按等距离移到 O 点另点另一方后,图形复原。一方后,图形复原。上述操作称为反演,反演操作所凭借上述操作称为反演,反演操作所凭借 O点称为对称中心。点称为对称中心。思索题思索题 以下几何图形哪些有对称中心?以下几何图形哪些有对称中心?只能有一个吗?只能有一个吗?平行四边形平行四边形 正三角形正三角形 五角星形五角星形 正四面体正四面体 正三棱柱正三棱柱 正八面体正八面体 找出正六面体全部对称元素,并与
21、正八面体相比较。找出正六面体全部对称元素,并与正八面体相比较。o第20页 2 晶晶 胞胞 晶胞是晶体代表,是晶体中最小单位。晶胞并置起来,则得晶胞是晶体代表,是晶体中最小单位。晶胞并置起来,则得到晶体。到晶体。3 晶晶 系系 平行六面体晶胞中,表示三度三个边长,称为三个晶轴,三平行六面体晶胞中,表示三度三个边长,称为三个晶轴,三个晶轴长度分别用个晶轴长度分别用 a、b、c 表示;三个晶轴之间夹角分别用表示;三个晶轴之间夹角分别用 、表示。表示。a、b 夹角为夹角为 ;a、c 夹角为夹角为 ;b、c 夹角为夹角为 。晶胞代表性表达在以下两个方面:晶胞代表性表达在以下两个方面:一是代表晶体化学组成
22、;二是代表晶体对称性,一是代表晶体化学组成;二是代表晶体对称性,即与晶体含即与晶体含有相同对称元素有相同对称元素 对称轴,对称面和对称中心对称轴,对称面和对称中心)。晶胞是含有上述代表性体积最小、直角最多平行六面体。晶胞是含有上述代表性体积最小、直角最多平行六面体。第21页 a=b =c,=90 立方晶系立方晶系;a=b c,=90 四方晶系四方晶系;a b c,=90 正交晶系正交晶系。首先讨论首先讨论 NaCl 晶胞。甲和乙孰为晶胞。甲和乙孰为 NaCl 晶胞晶胞?我们讨论立方晶系我们讨论立方晶系 AB 型离子晶体,其中型离子晶体,其中 AB 型是指正负型是指正负子数目之比为子数目之比为
23、1:1。如。如 NaCl,CsCl,ZnS 等均属于这类晶体。等均属于这类晶体。4 立方晶系立方晶系 AB 型离子晶体空间结构型离子晶体空间结构 按按 a、b、c 之间关系,之间关系,以及以及 、之间关系,晶体能够之间关系,晶体能够分成分成 7 种不一样晶系,称为七大晶系。立方晶系、四方晶系、正种不一样晶系,称为七大晶系。立方晶系、四方晶系、正交晶系是这七类中三类。交晶系是这七类中三类。另外还有六方晶系,三方晶系,单斜晶系和三斜晶系。另外还有六方晶系,三方晶系,单斜晶系和三斜晶系。第22页 Cl (1/8)4=1/2 Na+(1/8)4=1/2 Cl 顶点顶点 (1/8)8 =1,面中心面中心
24、 (1/2)6 =3,共共 4 个个甲甲1:1 组成有代表性。组成有代表性。乙乙Na+棱上棱上 (1/4)12 =3,体中心体中心 1 共共 4 个个1:1 组成有代表性。组成有代表性。第23页乙乙 有有 4 重轴;重轴;有与边垂直对称面有与边垂直对称面 黄色面;黄色面;有对称中心有对称中心 对称性与晶体相同。对称性与晶体相同。甲甲乙乙甲甲 没有没有 4 重轴;重轴;没有与边垂直对称面;没有与边垂直对称面;没有对称中心没有对称中心 对称性不能代表晶体。对称性不能代表晶体。晶胞是含有上述两种代表性体晶胞是含有上述两种代表性体积最小、直角最多平行六面体。积最小、直角最多平行六面体。所以乙为所以乙为
25、 NaCl 晶胞晶胞。第24页 配位数配位数 最近层异号离子有最近层异号离子有 6 个,则配位数为个,则配位数为 6。晶胞类型晶胞类型 观察同一个点,如观察空心圆点观察同一个点,如观察空心圆点 Cl,正六面体,正六面体 8 个顶点和各面中心,都有一个。所认为面心立方晶胞。个顶点和各面中心,都有一个。所认为面心立方晶胞。第25页 右图所表示为右图所表示为 ZnS 晶胞,它属于晶胞,它属于立方晶系立方晶系 AB 型离子晶体。面心立方型离子晶体。面心立方晶胞。配位数为晶胞。配位数为 4。右图是一个右图是一个 CsCl 晶胞晶胞 观察空心圆点,只存在于立方体顶点观察空心圆点,只存在于立方体顶点 8 个
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学键 分子结构 公开 一等奖 联赛 特等奖 课件
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【w****g】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【w****g】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。