第二章 分子结构与晶体结构（课件）-《无机化学》同步教学（国防大学出版社）

无机化学 第二章 分子结构与晶体结构 第一节 离子键理论和离子晶体 第二节 共价键理论 第三节 分子间力和氢键 第四节 分子晶体和原子晶体 第五节 金属键和金属晶体 第六节 离子的极化 第二章 分子结构与晶体结构 在目前已发现的元素中，除了稀有气体元素原子能独立存在外，其他元素的原子一般都与同种或不同种元素的原子结合成各种分子或晶体。本章将在原子结构的基础上进一步探讨原子是如何相互结合以及分子结构与物质性质的关系。 分子或晶体能够稳定存在，可见原子之间存在着相互作用，这种相互作用，既存在于直接相邻的原子之间，也存在于非相邻的原子之间。前一种作用力比较强烈，要破坏它需要消耗较大的能量，这是使原子结合成分子或晶体的主要因素。 第一节 离子键理论和离子晶体 离子键的形成和特征 一、 离子键的形成 1. 金属钠能与氯气反应，生成氯化钠： 第一节 离子键理论和离子晶体 钠是元素周期表中第ⅠA族中的元素，是典型的活泼金属。钠原子的最外层只有一个电子，这个电子很容易失去而成为带一个单位正电荷的钠离子，这样，钠离子的最外电子层就具有氖原子的稳定结构： 第一节 离子键理论和离子晶体 氯是元素周期表第ⅦA族元素，是活泼的非金属。氯原子的最外层有7个电子，很容易得到一个电子而成为带一个单位负电荷的氯离子，则它的电子层具有氩原子的结构： 第一节 离子键理论和离子晶体 钠原子有失电子的趋势，氯原子有得电子的趋势，因此当金属钠和氯气反应时，钠原子失电子，变成＋1价的钠离子，氯原子夺得这个电子，变成-1价的氯离子，通过正负离子间的静电作用使Na＋和Cl－相互吸引，相互靠近，同时随着两离子之间距离的缩短，两个原子核之间、电子与电子之间的相互排斥作用增大。当这两种离子接近到某一距离时，吸引和排斥作用达到平衡，这样Na＋和Cl－之间就形成了稳定的化学键。阴阳离子之间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键，由离子键结合形成的化合物叫做离子化合物。 第一节 离子键理论和离子晶体 在化学反应中，一般是原子的最外层电子发生变化，为了简便起见，可以在元素符号周围用小黑点(或×)来表示原子的最外层电子，这种表达式叫做电子式。例如： 第一节 离子键理论和离子晶体 一般活泼的金属元素(如第Ⅰ A族和第Ⅱ A族元素)和活泼的非金属元素(如第Ⅵ A族和第Ⅶ A族元素)相互化合时，容易形成离子化合物。也可以用电负性差值来判断，即电负性差值较大的金属元素和非金属元素相化合时，一般能形成离子键，如MgO中氧的电负性是3.5，镁的电负性是1.2，其差值大于1.8，所以MgO是离子化合物。 第一节 离子键理论和离子晶体 离子键的特征 2. 　离子可以近似地看成是一个带电的球体，它在任何方向都可以和其他带有相反电荷的离子相吸引，所以离子键的形成没有方向性。此外，在空间允许的范围内，一个离子可以和尽可能多的电性相反的离子结合，即一个离子可以同时和多个异号离子相结合，形成多个离子键，所以离子键没有饱和性。 第一节 离子键理论和离子晶体 从图2-1中可以看出，钠离子(或氯离子)吸引任何方向上的氯离子(或钠离子)形成相同的离子键。如果在空间三个方向继续延伸下去，最后就形成了氯化钠晶体。在氯化钠晶体中，一个Na＋周围有六个C1－，一个Cl－周围有六个的Na＋，并不存在单个的氯化钠分子(只有气态时才有单个的NaCl分子存在)。所以，化学式NaCl只代表氯化钠中钠离子和氯离子的化合比。 第一节 离子键理论和离子晶体 图2-1 NaCl晶体结构 第一节 离子键理论和离子晶体 离子的性质 二、 离子型化合物的性质与离子键的强度有关，而离子键的强度又与正、负离子的性质有关，离子的性质在很大程度上决定着离子型化合物的性质。离子有离子的电荷、离子的电子层构型和离子半径三大性质。 第一节 离子键理论和离子晶体 离子电荷 1. 离子是带电荷的原子或原子团。简单离子所带电荷的符号和电荷数与原子成键时得失的电子数有关。阳离子的电荷数是原子失去的电子数，阴离子的电荷数是原子得到的电子数。实验和理论计算表明，失去或得到电子后能形成稀有气体原子结构的正、负离子是比较稳定的。 第一节 离子键理论和离子晶体 离子半径 2. 离子半径是离子的核心到最外电子层的平均距离。当原子失去外层电子形成阳离子时，一般要减少一个电子层，且电子少了，核对电子的吸引力增强，所以阳离子半径要小于同元素的原子半径；当原子得到电子形成阴离子时，电子层不变，但外层电子数增加，核对电子的吸引力相对减小，且外层电子之间排斥作用增大，所以阴离子半径要比相应的原子半径大得多。Ⅰ A、Ⅶ A族元素原子、离子半径见表2-1。