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第二章
分子结构和晶体结构
学时数:8
第一节化学键与键参数
一化学键及类型(见56页)
二键参数用来表征化学键性质的物理量叫键参数。对共价型分子,键参数通常指键能、键长、键角、键级以及键的极性等。这些物理量是确定分子几何构型的重要参数,又称为分子结构参数。
(1) 键能在标准条件( p=100kPa和T=298K ) 下,1mol的AB键解离成气态原子A和B 所释放或吸收的能量叫AB键的解离能,用符号D表示。
H2O(g) → H(g) + OH(g) DH-OH = 499 kJ·mol-1
OH(g) → H(g) + O(g) DH-O = 429 kJ·mol-1
H2O分子中,两个O-H键解离能的平均值为
D平均=1/2(499+429) kJ·mol-1
所谓键能,通常是指在标准状态下1mol气态分子拆开成气态
原子时,断裂每个键所需能量的平均值,用E 表示。
应注意 E 和D 的区别。
对双原子分子:E = D
对多原子分子:如H2O:E O-H= D平均= 464kJ·mol-1
(2) 键长
分子中两个成键原子核间的平均距离
叫键长或键距。键长可用于计算半径,同
核双原子单键键长的一半就是共价半径;
另外可用于估计键的强度,在两确定原子
间, 键长越短,键能越大,键越牢固。
两确定原子间, 键长: 单键> 双键> 叁键
键能: …< …< …
(3) 键角
在多原子分子中,从中心原子的核到
与它键合的原子核的连线叫键轴,每相邻
两键轴的夹角叫键角。键长、键角和键能
都是共价键的重要性质,可用X射线、分
子光谱实验测知。键长和键角就确定了分
子的几何构型。
(4)键矩见64页
如:NH3:
N-H
∠HNH =107018’
N
H
H
H
三角锥型
H2O
O-H 96pm
∠HOH =104045’
O
H H
“ V ”型
第二节离子键和离子晶体
离子键的形成及特征
1. 离子键的形成
1916年德国化学家柯塞尔,基于稀有气体原子的电子层结
构特别稳定的事实。提出了离子理论。认为,当电负性很小的
金属原子和电负性很大的非金属原子相互靠近时,前者易失去
电子变成阳离子,后者易得到电子变成阴离子。而阴、阳离子
靠静电作用结合在一起,这种静电作用称为离子键。
如NaCl的形成。
Na - e → Na+
1s22s22p63s1 1s22s22p6
( = ) [Ne]
Cl + e → Cl-
1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p6
( = ) [Ar]
Na+Cl-
Na+ + Cl-
Na+Cl- (离子型分子)
静电作用
离子键
离子键可存在于气体分子中,大量的是存在于离子晶体中。
一般情况下,以离子键结合的化合物都是以离子晶体的形式存
在。所以,NaCl、KCl均为化学式。
2. 离子键的本质:阴阳离子间的静电作用( 吸引和排斥的平衡)
:无方向性和无饱和性。离子可近似地看成
一个弥漫着电子云的圆球,离子电荷分布是球形对称的,所
以离子能从任何方向吸引带相反电荷的离子;而且有好大的
吸引力就尽可能多地吸引异号离子,只受空间大小的限制。
:离子性大小取决
于电负性差值大小。电负性差值越大,电子的偏向越明显,
电子的转移越完全,键的离子性也越大。但实验表明,电子
的转移不可能完全,即使电负性最小的铯和电负性最大的氟
形成的典型的离子化合物 CsF中,键的离子性也只有92%,
仍有8%的共价性。
一般: 当△> 时,离子性> 50%,离子键;
0 <△< 时,离子性< 50%,极性共价键;
(但HF例外, △=,有方向性和饱和性。)

类似于原子结构,离子结构也包括离子电荷、半径和
离子的电子层结构三方面:
:即原子形成离子时得失的电荷。如Na+为+1。
:正负离子的核间距 d = r+ + r -。
(1)同种元素: r- > r原子>r+ 且随离子电荷代数值的增大
而减小。如 rFe3+ < rFe2+。
(2)电子层结构相同的离子(上下两周期):核电荷越大,
半径越小。如 rN3- > rO2- > rF - > rNe > rNa+ > rMg 2+ > rAl 3+
(3)同族元素:离子电荷相同时,半径随周期数增大而增大。
:简单阴离子:稀有元素构型;
简单阳离子:五种类型:2e, 8e, (9~17)e ,18e, (18+2)e。见
上一章p22, 表1—5。