1、1大學化學大學化學21、原子半徑、原子半徑同種元素的兩個原子，以共價單鍵連接時，它們核間距離的一半把金屬晶體看作由球狀金屬原子緊密堆積而成，若相鄰的兩個原子彼此相互接觸，它們核間距離的一半范德華半徑范德華半徑范德華半徑 金屬半徑金屬半徑 共價半徑共價半徑二、二、 元素性質與周期律元素性質與周期律當兩個原子之間沒有形成化學鍵而只靠分子間作用力相互聚集在一起時，兩個原子之間距離的一半3H37Li157Be112B88C77N74O66F64Na191Mg160Al143Si118P110S104Cl99K235Ca197Sc164Ti147V135Cr129Mn137Fe126Co125Ni125

2、Cu128Zn137Ga153Ge122As121Se104Br114Rb250Sr215Y182Zr160Nb147Mo140Tc135Ru134Rh134Pd137Ag144Cd152In167Sn158Sb141Te137I133Cs272Ba224Lu172Hf159Ta147W141Re137Os135Ir136Pt139Au144Hg155Tl171Pb175Bi182原子半徑數據原子半徑數據4原子半徑數據原子半徑數據原子半徑變化的一般規律原子半徑變化的一般規律副族副族主族主族緩慢減小緩慢減小明顯減小明顯減小同周期同周期左左右右稍有增大稍有增大( (或不規則或不規則) )明顯增大明

3、顯增大同族同族上上下下56解解 釋釋: :主族元素主族元素: 電子逐個填加在最外層電子逐個填加在最外層, 對原來最外層上的電子的對原來最外層上的電子的屏蔽常數屏蔽常數()小小, 有效核電荷有效核電荷(Z*) 迅速增大迅速增大過渡元素過渡元素: 電子逐個填加在次外層電子逐個填加在次外層, 增加的次外層電子對原來增加的次外層電子對原來最外層上電子的屏蔽較強最外層上電子的屏蔽較強, 有效核電荷增加較小有效核電荷增加較小內過渡元素內過渡元素: 電子逐個填加在外數第三層電子逐個填加在外數第三層, 增加的電子對原來增加的電子對原來最外層上電子的屏蔽很強最外層上電子的屏蔽很強, 有效核電荷增加更小有效核電荷

4、增加更小782、電離能、電離能基態氣體原子失去最外層一個電子成為氣態基態氣體原子失去最外層一個電子成為氣態+1+1價離子所需的最小能量叫價離子所需的最小能量叫第一電離能第一電離能再從正離子相繼逐個失去電子所需的最小能量再從正離子相繼逐個失去電子所需的最小能量則叫則叫第二、第三、第二、第三、電離能電離能。各級電離能的數值關系為各級電離能的數值關系為I I1 1I I2 2I I3 3. . 。1( )( )E gEge I22( )( )EgEge II1 I2 I3 1.721 本質是靜電引力本質是靜電引力（庫侖引力）（庫侖引力） 沒有方向性和飽和性沒有方向性和飽和性（庫侖引力的性質所決定）（

5、庫侖引力的性質所決定） 鍵的極性與元素的電負性有關鍵的極性與元素的電負性有關NaClCsCl2qqfR 離子鍵的特征離子鍵的特征22離子鍵的強弱離子鍵的強弱化合物化合物離子電荷離子電荷ro/pmt (m. p.)/NaF+1,-1231993NaCl+1,-1282801NaBr+1,-1298747NaI+1,-1323661MgO+2,-22102852CaO+2,-22402614SrO+2,-22572430BaO+2,-225619182qqfR 離子間的作用力隨著離子電荷的增大而離子間的作用力隨著離子電荷的增大而增大，隨著核間距離的增大而減小增大，隨著核間距離的增大而減小23正離子

6、其電荷等于中性原子失去電子的數目正離子其電荷等于中性原子失去電子的數目. .負離子其電荷等于中性原子獲得電子的數目負離子其電荷等于中性原子獲得電子的數目; ;出現在離子晶體中的負離子還可出現在離子晶體中的負離子還可以是多原子離子以是多原子離子(SO(SO4 42-2-). ). （b）離子半徑離子半徑 (radius)離子鍵離子鍵的強度的強度正、負離正、負離子的性質子的性質嚴格講，離子半徑無法確定（電子云無明確邊界），一般把晶體中的正負離子嚴格講，離子半徑無法確定（電子云無明確邊界），一般把晶體中的正負離子看作相互接觸的兩個球，兩原子核之間的平均距離看作相互接觸的兩個球，兩原子核之間的平均距離

7、d d即可看作正、負離子的半徑即可看作正、負離子的半徑之和，之和，d=rd=r+ +r+r- -。核間距的數據可由。核間距的數據可由x x射線衍射法測得。射線衍射法測得。離子化合離子化合物的性質物的性質取決于取決于取決于取決于（a） 離子電荷離子電荷 (charge)離子的特征離子的特征241)對同一主族具有相同電荷的離子而言，半徑自上而下增大對同一主族具有相同電荷的離子而言，半徑自上而下增大. 例如：例如： LiNa+K+Rb+Cs+；F-Cl-Br-I-2) 對同一元素的正離子而言對同一元素的正離子而言, 半徑隨離子電荷升高而減小半徑隨離子電荷升高而減小. 例如例如: Fe3+Fe2+3)

8、 同一周期中主族元素隨著原子序數的增大，正離子的電荷數同一周期中主族元素隨著原子序數的增大，正離子的電荷數增大，離子半徑依次增大，離子半徑依次 減小減小. 例如：例如： Na+Mg2+Al3+ Si4+4)負離子的半徑較大（負離子的半徑較大（130250pm）；正離子的半徑較?。ǎ?；正離子的半徑較?。?0170pm）。）。 254.3.2 共價鍵共價鍵H Cl Cl Cl LewisLewis理論理論原子通過共享電子對形成的化學鍵叫原子通過共享電子對形成的化學鍵叫共價鍵共價鍵26 不能解釋共價鍵的本質（或特征）不能解釋共價鍵的本質（或特征） 無法解釋無法解釋PClPCl5 5和和SFSF6 6

9、 不能說明多原子分子的空間幾何構型不能說明多原子分子的空間幾何構型2728Heitler 和London用量子力學處理氫原子形成氫分子時，得到E-R關系曲線顯然，圖形反映了兩個中性原顯然，圖形反映了兩個中性原子間通過共用電子對形成分子，子間通過共用電子對形成分子，是基于電子定域于兩原子之間，是基于電子定域于兩原子之間，形成了一個密度相對較大的電形成了一個密度相對較大的電子云（負電性），這是價鍵理子云（負電性），這是價鍵理論的基礎。論的基礎。a、共價鍵的形成、共價鍵的形成價鍵理論（電子配對理論）價鍵理論（電子配對理論）29H2分子的形成分子的形成1. 鍵合雙方各提供自旋方向相反的未成對電子鍵合雙

10、方各提供自旋方向相反的未成對電子2. 鍵合雙方原子軌道應盡可能最大程度地重疊、同號重疊鍵合雙方原子軌道應盡可能最大程度地重疊、同號重疊3. 能量最低原理能量最低原理30b、價鍵理論的基本要點、價鍵理論的基本要點原子具有原子具有自旋相反的未成對電子自旋相反的未成對電子。當原子中的一個未成對電子與另一個原子中的自旋相反的當原子中的一個未成對電子與另一個原子中的自旋相反的未成對電子配對成鍵后，就不能與另一個原子的未成對電未成對電子配對成鍵后，就不能與另一個原子的未成對電子配對成鍵。子配對成鍵。原子軌道相互重疊成鍵，必須符合三原則：原子軌道相互重疊成鍵，必須符合三原則：能量相近原則、能量相近原則、對稱

11、性匹配原則、最大重疊原則對稱性匹配原則、最大重疊原則。31c、共價鍵的特征、共價鍵的特征 具有飽和性具有飽和性（是指每種元素的原子能提供用于形成共價鍵（是指每種元素的原子能提供用于形成共價鍵 的軌道數是一定的）的軌道數是一定的） 結合力的本質是電性的結合力的本質是電性的 具有方向性具有方向性（是因為每種（是因為每種 元素的原子能提供用于形成元素的原子能提供用于形成 共價鍵的軌道是具有一定的共價鍵的軌道是具有一定的 方向）方向）H Cl例如例如：H O HN N32d、共價鍵的鍵型、共價鍵的鍵型原子軌道的重疊方式不同可以形成不同類型的共價鍵：原子軌道的重疊方式不同可以形成不同類型的共價鍵： 鍵：

12、成鍵的兩原子軌道沿鍵軸方鍵：成鍵的兩原子軌道沿鍵軸方向以頭碰頭的方式進行軌向以頭碰頭的方式進行軌道重疊道重疊特征：特征：其重疊部分對鍵軸無論旋其重疊部分對鍵軸無論旋轉多大角度，其形狀都不會改變，轉多大角度，其形狀都不會改變，即對鍵軸成線性對稱。即對鍵軸成線性對稱。33鍵：成鍵的兩原子軌道沿鍵軸方向，以肩并肩的方式重疊，鍵：成鍵的兩原子軌道沿鍵軸方向，以肩并肩的方式重疊，其重疊部分呈鏡面對稱其重疊部分呈鏡面對稱顯然：顯然： 鍵的軌道重疊的程度大于鍵的軌道重疊的程度大于 鍵，軌道重疊的時候總鍵，軌道重疊的時候總會形成一個會形成一個 鍵多個鍵多個 鍵鍵3435定域鍵：定域鍵：電子云主要局限在相鄰原電

13、子云主要局限在相鄰原子之間的化學鍵子之間的化學鍵離域鍵：離域鍵：電子云運動在多個原子間電子云運動在多個原子間所形成的化學鍵所形成的化學鍵普通的普通的鍵鍵普通的普通的鍵鍵36形成條件：成鍵原子一方提供孤對電子，另一方提供形成條件：成鍵原子一方提供孤對電子，另一方提供空軌道空軌道.配位鍵（共價鍵里的一種特殊形式）配位鍵（共價鍵里的一種特殊形式）NH+HHHBF-FFFCO37e、鍵參數、鍵參數鍵能：鍵能：以能量標志化學鍵強弱的物理量，斷開以能量標志化學鍵強弱的物理量，斷開1mol鍵所需要的能量鍵所需要的能量1( )2( )()239.7ClCl gCl gD ClClkJ mol 1()()239

14、.7E ClClD ClClkJ mol 1321( )( )( )427NHgNHgH gDkJ mol 122( )( )( )375NHgNH gH gDkJ mol 13( )( )( )356NH gN gH gDkJ mol 11231158()38633DDDE NHkJ mol 38鍵能：鍵能：以能量標志化學鍵強弱的物理量，斷開以能量標志化學鍵強弱的物理量，斷開1mol鍵所需要的能量鍵所需要的能量鍵長：鍵長：分子中兩個成鍵原子的平均核間距；分子中兩個成鍵原子的平均核間距；理論上可以用量子力學近似方法計算；理論上可以用量子力學近似方法計算；實際上對于復雜分子往往是通過光譜或實際上

15、對于復雜分子往往是通過光譜或X射射線衍射等試驗方法來測定鍵長；線衍射等試驗方法來測定鍵長；一般說：鍵長越短表示鍵越強，分子越穩定一般說：鍵長越短表示鍵越強，分子越穩定鍵角：鍵角：分子中相鄰兩鍵間的夾角；分子中相鄰兩鍵間的夾角；分子的空間構型與鍵長和鍵角有關。分子的空間構型與鍵長和鍵角有關。39雜化軌道理論雜化軌道理論價鍵理論比較簡單的闡述了共價鍵的形成和本質，價鍵理論比較簡單的闡述了共價鍵的形成和本質，成功地解釋了飽和性和方向性，但在解釋分子空間構型方成功地解釋了飽和性和方向性，但在解釋分子空間構型方面卻遇到了一些困難面卻遇到了一些困難四個鍵長相等四個鍵長相等夾角互為夾角互為109281092

16、8C原子有原子有2個成單電子，按照價鍵理論應當形成兩個成單電子，按照價鍵理論應當形成兩個共價鍵，形成個共價鍵，形成CH2結構而非結構而非CH4結構，而且夾角結構，而且夾角為為90，實際上，實際上CH2結構不存在。結構不存在。如果如果C原子的一個原子的一個2s電子激發到電子激發到2p軌道上，使得軌道上，使得C具有四個成單電子，按具有四個成單電子，按照價鍵理論應該形成照價鍵理論應該形成4個共價鍵，形成個共價鍵，形成CH4結構，但四個鍵長不相等，夾結構，但四個鍵長不相等，夾角也不相等。角也不相等。401931年鮑林在電子配對理論的基礎上，提出了雜化軌道理論。p同一原子中能量相近的原子軌道可以雜化同一

17、原子中能量相近的原子軌道可以雜化( (是指能是指能量相近的原子軌道重新組合成為成鍵能力更強的新量相近的原子軌道重新組合成為成鍵能力更強的新的原子軌道的過程的原子軌道的過程) )p雜化前后軌道數目不變；雜化前后軌道數目不變；p雜化后軌道成分、伸展方向、形狀和能量發生改雜化后軌道成分、伸展方向、形狀和能量發生改變，雜化軌道與其他原子的原子軌道或雜化軌道之變，雜化軌道與其他原子的原子軌道或雜化軌道之間重疊形成共價鍵。間重疊形成共價鍵。41總之，雜化后軌道發生了變化總之，雜化后軌道發生了變化軌道成分變了軌道成分變了軌道形狀變了軌道形狀變了軌道能量變了軌道能量變了結果是更有利于成鍵結果是更有利于成鍵42

18、由一個由一個ns軌道和一個軌道和一個np軌道參與的雜化稱為軌道參與的雜化稱為sp雜化，所形成的軌道稱為雜化，所形成的軌道稱為sp雜化軌道。每一個雜化軌道。每一個sp 雜雜化軌道中含有化軌道中含有1/2的的s軌道成分和軌道成分和1/2的的p軌道成分，雜軌道成分，雜化軌道間的夾角為化軌道間的夾角為180。43H-Be-H44 由一個由一個ns軌道和兩個軌道和兩個np 軌道參與的雜化稱為軌道參與的雜化稱為sp2 雜化，雜化，所形成的三個雜化軌道稱為所形成的三個雜化軌道稱為sp2 雜化軌道。每個雜化軌道。每個sp2雜化雜化軌道中含有軌道中含有1/3的的s軌道和軌道和2/3的的p軌道成分，雜化軌道間軌道

19、成分，雜化軌道間的夾角為的夾角為120 呈平面正三角形。呈平面正三角形。2s2p軌道軌道三個三個 sp2 雜化軌道雜化軌道激發激發雜化雜化45 BCl3 中共中共價鍵的形成價鍵的形成基基態態硼硼原原子子的的結結構構雜化軌道雜化軌道46 由一個由一個ns軌道和三個軌道和三個 np 軌道參與的雜化稱為軌道參與的雜化稱為sp3 雜化，所形成的四個雜化軌道稱為雜化，所形成的四個雜化軌道稱為 sp3 雜化軌道。雜化軌道。sp3雜化軌道的特點是每個雜化軌道中含有雜化軌道的特點是每個雜化軌道中含有1/4的的 s 軌道和軌道和 3/4 的的 p 軌道成分，雜化軌道間的夾角為軌道成分，雜化軌道間的夾角為109282p2s2s2psp3四個四個 sp3雜化軌道雜化軌道激發激發雜化雜化47CH4中中C的的SP3等性雜化等性雜化109 5HCH 48等性雜化與不等性雜化：等性雜化與不等性雜化： 如果雜化后的一組軌道的能量相等，空間分布如果雜化后的一組軌道的能量相等，空間分布對稱，則此過程稱為等性雜化，所得到的雜化軌對稱，