第三讲电子式化学键Word格式文档下载.docx

第三讲电子式化学键Word格式文档下载.docx

《第三讲电子式化学键Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三讲电子式化学键Word格式文档下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

简单的金属与非金属元素间最外层电子变化都可以参照氯化钠的电子式书写。

例1、参照氯化钠的电子式书写氧化铝的电子式

Al是13号元素，反应中失去最外层3个电子形成Al3+

O是8号元素，反应中能够得到2个电子达到最外层8电子结构要求

一个Al能够失去3个电子，一个O能够得到2个电子。

反应遵守电荷守恒定律，因此参与反应的Al与O得比例关系为2：

3，即氧化铝的化学式可以写成Al2O3

参与反应的元素的个数不同，可以通过插空法解决

OOO

AlAl

然后根据电子变化书写氧化铝的电子式为：

Al3+

得失电子后形成的阴阳离子间存在较强的静电吸引作用（异种电荷相吸引），这种作用被称为化学键。

通过化学键结合形成的晶体叫做离子晶体。

晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性在空间排列形成在结晶过程中形成具有一定规则的几何外形和固定熔沸点的固体。

NaCl晶体的最小

结构单元—晶胞

海水晒盐是食盐的主要来源

晶胞的无限重复

就构成了美丽的晶体

阴、阳离子既可以看作是带电的质点，又要以看作是带电的球体。

阳离子总是尽可能的多吸引阴离子、阴离子又总是尽可能多的吸引阴离子（只要空间条件允许的话）这种结构向空间延伸，即晶体多大，分子就有多大，晶体内根本不存在单个的小分子，整个晶体就是一个大分子。

NaCl是正立方体晶体，Na+离子与Cl-离子相间排列，每个Na+离子同时吸引6个Cl离子，每个Cl-离子同时吸引6个Na+，这些离子共同构成了晶体的最小结构单元晶胞。

距一个钠离子距离最近且相等的氯离子有6个，钠离子与六个氯离子构成正八面体结构

NaCl离子晶体中不存在分子，通常根据阴、阳离子的数目比，用化学式表示该物质的组成。

NaCl表示氯化钠晶体中Na+离子与Cl-离子个数比为1∶1

用均摊法确定NaCl离子晶体中离子个数：

处于顶点的粒子同时为8个晶胞所共有，每个粒子有1/8属于该晶胞

处于棱上的粒子同时为4个晶胞所共有，每个粒子有1/4属于该晶胞

处于面心的粒子同时为2个晶胞所共有，每个粒子有1/2属于该晶胞

处于体心的粒子，完全属于该晶胞

晶胞中钠离子个数：

8×

1/8+6×

1/2==4

晶胞中氯离子个数：

12×

1/4+1×

1==4

由于离子键的作用，使离子晶体的硬度具有较高的熔、沸点，常温呈固态；

硬度较大，比较脆，延展性差；

在熔融状态或水溶液中易导电；

大多数离子晶体易溶于水，并形成水合离子。

三态变化的实质是粒子间距离的变化。

固→液→气三态变化实际就是粒子间距离扩大的过程。

离子晶体熔化或者沸腾，进行三态变化的过程都必须破坏离子键的作用。

离子键的键能较大，导致离子晶体的熔沸点也较高。

常见的离子晶体熔沸点多为1000℃左右。

离子晶体中，若离子半径越小，离子带电荷越多，离子键越强，该物质的熔、沸点一般就越高。

如熔沸点KCl＜NaCl＜MgO。

晶体的一些性质取决于将分子联结成固体的结合力。

这些力通常涉及原子或分子的最外层的电子（或称价电子）的相互作用。

如果结合力强，晶体有较高的熔点。

如果它们稍弱一些，晶体将有较低的熔点，也可能较易弯曲和变形。

如果它们很弱，晶体只能在很低温度下形成，此时分子可利用的能量不多。

有四种主要的晶体键。

离子晶体由正离子和负离子构成，靠不同电荷之间的引力结合在一起。

氯化钠是离子晶体的一例。

共价晶体的原子或分子共享它们的价电子。

钻石、锗和硅是重要的共价晶体。

金属的原子变为离子，被自由的价电子所包围，它们能够容易地从一个原子运动到另一个原子。

当这些电子全在同一方向运动时，它们的运动称为电流。

分子晶体的分子完全不分享它们的电子。

它们的结合是由于从分子的一端到另一端电场有微小的变动。

因为这个结合力很弱，这些晶体在很低的温度下就熔化。

典型的分子结晶如固态氧和冰。

在离子，晶体中，电子从一个原子转移到另一个原子。

共价晶体的原子分享它们的价电子。

金属原子的一端有少量的负电荷，另一端有少量的正电荷。

一个弱的电引力使分子就位。

用来制作工业用的晶体的技术之一，是从熔液中生长。

籽晶可用来促进单晶体的形成。

在这个工序里，籽晶降落到装有熔融物质的容器中。

籽晶周围的熔液冷却，它的分子就依附在籽晶上。

这些新的晶体分子承接籽晶的取向，形成了一个大的单晶体。

蓝宝石和红宝石的基本成分是氧化铝，它的熔点高，制成一个盛装它的熔液的容器是困难的。

人工合成蓝宝石和红宝石是用维尔纳叶法（焰熔法）制成，即将氧化铝粉和少量上色用的钛、铁或铬粉，通过火焰下滴到籽晶上。

火焰将粉熔解，然后在籽晶上重新结晶。

生长人造钻石需要高于1600℃的温度和60000倍大气压。

人造钻石砂粒小且黑，它们适宜工业应用。

区域熔化过程用来纯化半导体工业中的硅晶体。

一个单晶体垂直悬挂在硅棒的顶端上。

在两者接触处加热，棒的顶端熔化，并在单晶体上重结晶，然后将加热处慢慢地沿棒下移。

2、简单非金属元素间的电子式与分子晶体、原子晶体

非金属元素除了特殊情况，不能够失去电子。

因此，非金属元素间形成化合物的电子变化与金属与非金属的化合不同，其电子式表达也具有新的特点。

非金属元素H最外层有1个电子，缺1个电子达到8电子稳定结构；

非金属Cl最外层有7个电子，缺1个电子达到8电子稳定结构。

H+==H

H、Cl各提供一个最外层电子，形成共用的电子对。

非金属元素通过共用电子对形式结合在一起，但因为不同非金属元素对电子吸引能力不同，共用电子对偏向于得电子能力强的元素，使非金属元素呈现不同价态，但电子没有得失，不采用离子型化合物的价态表示形式。

+1-1

H←

再如CO2的电子式表示为

非金属元素间形成共价键必须符合得电子能力强的元素原子先达到8电子稳定结构要求的原则。

得电子能力弱的元素原子最外层不一定达到8电子稳定结构。

SO2中得电子能力强O最外层缺2个电子达到稳定结构，以氧为主书写电子式

S与O以共用电子对结合后，S最外层超过8个电子。

一把钥匙开一把锁

一条鱼竿钓一条鱼

钓鱼是一项爱好，也是一门艺术

但不注意环保，以后的人们到哪里钓鱼呢？

在书写非金属元素间形成的化合物的电子式时，可以认为氧化性强的元素是钓鱼的选手。

选手想钓到鱼就必须提供鱼饵（提供电子）才能从池塘中钓到鱼。

并且一个鱼饵只能钓到一条鱼。

得电子能力强的非金属元素原子最外层缺几个电子达到稳定结构就必须自己提供几个电子共用。

同样，起到鱼塘作用的另外一种元素原子也要提供等量电子共用。

在SO2中两个选手（O）在同一池塘钓鱼，则两个选手会选择分别在池塘两侧。

两个选手钓到鱼后，池塘中仍有两条鱼剩余，可以满足第三个选手的钓鱼需要。

因此SO3的电子式为

在H2O中，得电子能力强的O在一个H池塘中只能够钓到一条鱼，不能够满足达到8电子结构的要求。

因此O必须同时在两个H池塘中钓鱼才可以。

即1个O可以与2个H结合。

同种非金属元素间的电子式书写也可以参照上面的理论。

如N2的电子式。

N最外层有5个电子缺3个电子达到8电子稳定结构。

将1个N作为选手，另外1个N作为池塘，池塘中的鱼数目足以满足选手的要求。

因为2个N对共用电子对吸引能力相同，共用电子对没有偏移。

因此，单质N2中每个N都表现为0价。

非金属元素间通过无偏移的共用电子对结合生成的键称为非极性共价键；

通过有偏移的共用电子对结合生成的键称为极性共价键。

通过共价键形成的化合物称为共价化合物，所形成的晶体除特殊情况都称为分子晶体。

注意：

AlCl3也属于分子晶体

典型分子晶体结构——CO2

在CO2晶体结构中，每个质点都是一个小分子，CO2晶体为立方体结构。

每个立方体顶点上都有一个CO2分子。

在立方体的六个面心也有一个CO22分子存在。

每个CO2分子与12个CO2分子相邻。

以共价键形成的CO2分子呈现电中性对周围的CO2分子没有静电吸引的作用。

单个CO2分子就能够构成封闭的结构。

但每个CO2分子都存在着类似于作用力很小的万有引力作用，这种力的作用称为分子间作用力，又叫范德华力（范德瓦尔斯力）。

组成结构类似的分子，其分子量越大，分子间作用力也越大。

但分子间作用力很微弱，远远小于键能的作用。

CO2进行三态变化时破坏的正是这种作用很小的分子间作用力，因此，分子晶体的熔沸点很低。

常见的分子晶体熔沸点为几十度甚至零下。

CO2分子间通过共价键结合在一起。

要想拆开CO2分子必须破坏共价键的作用。

因此尽管分子晶体的熔沸点很低，但其稳定性则必须视共价键的键能才能够确定。

分子晶体一般硬度很小，晶体状态不导电，部分分子晶体在水溶液中形成水合离子能够导电。

典型原子晶体结构——金刚石和二氧化硅

天然金刚石经过复杂

工艺加工就成了钻石

金刚石是硬度最大的单质

常用作机械钻头

碳原子间通过无限延展的非极性共价键

形成的空间网状结构就构成了金刚石

原子通过共价键形式结合生成无限延展结构，构成原子晶体。

原子晶体的化学式只代表组成元素的个数比，不能代表其真实组成。

金刚石中每个碳以非极性共价键形式与周围4个碳原子结合。

原子晶体中没有封闭的分子结构，也没有类似于离子晶体中的晶胞。

计算金刚石中的碳原子与碳碳键个数，也可以适用分摊法。

每个C与周围4个C形成共价键，每个共价键分属2个C原子，因此每个C原子有4×

0.5个键。

同离子晶体类似，原子晶体的三态变化和稳定性比较都必须破坏共价键作用。

因此原子晶体熔沸点很高，一般为几千度。

原子晶体硬度很大，不溶于一般溶剂且不导电。

金刚石是典型的原子晶体，熔点高达3550℃，是硬度最大的单质。

因为金刚石硬度大、耐磨，常用作机械钻头。

天然金刚石经过加工就是钻石。

SiO2在空间构型上类似于金刚石。

不同的是运用分摊法计算时，1个Si有4×

1个Si-O键。

中学阶段另外需要知道的原子晶体是晶体硅和SiC

在晶体模型中可以看到，化学中常常用“—”代替共用电子对而省略其余核外电子。

用这样的表达方式表示叫做结构式。

如SO2和NH3用结构式表示为：

O=S=O；

H—N—H

H

3、较复杂的非金属元素间的电子式

书写较复杂的非金属元素间形成的化合物的电子式仍然遵循前面学到的理论。

HClO是一个由3中不同非金属元素原子共同构成的化合物。

该化合物中得电子能力最强的元素是O，最外层缺2个电子达到稳定结构。

得电子能力最弱的元素是H（可认为H是最容易钓上鱼的池塘，但池塘中只有1条鱼），其最外层有1个电子。

书写电子式时以氧化性最强的O为主，O先与H共用1个电子，之后再与Cl共用一个电子满足其最外层达到稳定结构的要求（