材料首先是一種物質(zhì)，且是具有一定性能或功能的物質(zhì)，一般可重復(fù)、持續(xù)使用，除了正常損耗，不會(huì)不可逆的轉(zhuǎn)變?yōu)閯e的物質(zhì)金屬材料(Metal)有機(jī)高分子材料(Polymer)無機(jī)非金屬材料(Ceramics)復(fù)合材料(Composites)材料首先是一種物質(zhì)，且是具有一定性能或功能的物質(zhì)，一般可重復(fù)原子的結(jié)構(gòu)n(主量子數(shù))

1.2.3.…

K.L.M.N

l(角量子數(shù))

0.1.2.…(n-1)

s.p.d.f

m(磁量子數(shù)）

0±1±2..±ln：電子的能量；電子離核的平均距離。電子層的概念。l：原子軌道(電子云)的形狀:s—球形；p—紡錘形等。在多電子原子中影響能量—電子亞層的概念。m：原子各形狀軌道（電子云）在空間的伸展方向數(shù)（每一個(gè)m值，對(duì)應(yīng)一個(gè)方向）。m值不影響能量。n、l相同，m不同的原子軌道稱簡(jiǎn)并軌道。自旋量子數(shù)：ms。取值：1/2-1/2符號(hào)：↑↓表示：順時(shí)針自旋逆時(shí)針自旋1）電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述：量子數(shù)原子的結(jié)構(gòu)n(主量子數(shù))

1.2.3.…

K.L電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述1)用四個(gè)量子數(shù)描述電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),如:

n=2

第二電子層。

l=1

2p

能級(jí)，其電子云呈啞鈴形。

m=0

2pz

軌道，沿z軸取向。

ms=+1/2

順時(shí)針自旋。2)按四個(gè)量子數(shù)間的關(guān)系，可以確定每一電子層中可能存在的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)，即每一電子層中的電子數(shù)目。電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述2）電子云電子在空間某位置上單位體積中出現(xiàn)的幾率—幾率密度若用小黑點(diǎn)的疏密表示|ψ|2的大小，可得一黑點(diǎn)圖，稱電子云。1s電子云也可以用界面圖表示。2）電子云圖1-2原子的s，p,d軌道電子云示意圖圖1-2原子的s，p,d軌道電子云示意圖泡利不相容原理(Pauliexclusionprinciple)：同一原子中，不可能有四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。因此，同一軌道只能容納兩個(gè)自旋相反的電子。能量最低原理：基態(tài)原子中，電子是盡先占據(jù)能量最低的原子軌道。例如，H的電子排布為1s1，而不是2s1。洪特規(guī)則(Hundrule)：等價(jià)軌道上的電子，將盡先分占不同軌道而且自旋平行。3）基態(tài)原子的電子排布原則泡利不相容原理(Pauliexclusionprinc1）亞層半滿規(guī)則(s1,p3,d5,f7)

如：24號(hào)元素Cr是3d54s1(2個(gè)亞層半滿)而不是3d44s2(1個(gè)亞層全滿)；29號(hào)元素Cu是3d104s1(1個(gè)亞層全滿，1個(gè)亞層半滿)而不是3d94s2(1個(gè)亞層全滿)。2）亞層全空規(guī)則如46號(hào)元素

Pd是4d105s0(1個(gè)亞層全滿，1個(gè)亞層全空),而不是4d95s1(1個(gè)亞層半空)，這2條補(bǔ)充規(guī)則適用于一些有能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象的過渡元素的(n-1)dns軌道，不適用于多數(shù)非過渡元素的nsnp軌道。例如：C、Si、Ge、Sn、Pb是ns2np2，而不是ns1np3；

F、Cl、Br、I是ns2np5，而不是ns1np6。然而，即使對(duì)于(n-1)dns軌道，補(bǔ)充規(guī)則也有例外。例如：41號(hào)元素Nb，是4d45s1，而不是4d55s0。

28號(hào)元素Ni，是3d84s2，而不是3d104s0。原因可能在于相鄰能級(jí)之間的差距越小，能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象就越復(fù)雜。補(bǔ)充經(jīng)驗(yàn)規(guī)則1）亞層半滿規(guī)則(s1,p3,d5,f7)補(bǔ)充經(jīng)驗(yàn)規(guī)周期表中各元素在室溫下的狀態(tài)2.1.2元素的性質(zhì)周期表中各元素在室溫下的狀態(tài)2.1.2元素的性質(zhì)從左到右，有效核電荷逐漸增大，內(nèi)層電子不能有效屏蔽核電荷，外層電子受原子核吸引而向核接近，導(dǎo)致原子半徑減小。所以從左到右，原子半徑趨于減小。而從上到下，隨著電子層數(shù)的增加，原子半徑增大。對(duì)于離子來說，通常正離子半徑小于相應(yīng)的中性原子，負(fù)離子的半徑則變大。1）原子及離子半徑（AtomicandIonicRadii）從左到右，有效核電荷逐漸增大，內(nèi)層電子不能有效屏蔽核電荷，外——從氣態(tài)原子移走一個(gè)電子使其成為氣態(tài)正離子所需的

最低能量。同周期主族：從左至右，Z逐漸增大，I1也逐漸增大。稀有氣體I1最大。同周期副族：從左至右，Z增加不多，原子半徑減小緩慢，其I1增加不如主族元素明顯。同一主族：從上到下，Z增加不多，但原子半徑增加，所以I1由大變小。同一副族電離能變化不規(guī)則。2）第一電離能（FirstIonizationEnergy,I1）——從氣態(tài)原子移走一個(gè)電子使其成為氣態(tài)正離子所需的 最低能量——?dú)鈶B(tài)原子俘獲一個(gè)電子成為一價(jià)負(fù)離子時(shí)所產(chǎn)生的能量變化。形成陰離子時(shí)放出能量，則EA為正； 吸收能量則EA為負(fù)。EA的大小涉及核的吸引和核外電荷相斥兩個(gè)因素，故同一周期和同一族元素都沒有單調(diào)變化規(guī)律。大體上，同周期元素的電子親和勢(shì)從左到右呈增加趨勢(shì)（更負(fù)），而同族元素的電子親和勢(shì)變化不大。3）電子親和勢(shì)（ElectronAffinity,EA）——?dú)鈶B(tài)原子俘獲一個(gè)電子成為一價(jià)負(fù)離子時(shí)所產(chǎn)生的能量變化。形——衡量原子吸引電子能力的一個(gè)化學(xué)量同一周期的元素，從左到右電負(fù)性逐漸增大；同族元素電負(fù)性從上到下逐漸減小。4）電負(fù)性（Electronegativity）原子A與原子B的電負(fù)性差值Ed（AB），Ed（AA），Ed（BB）分別為A-B,A-A，B-B鍵的離解能——衡量原子吸引電子能力的一個(gè)化學(xué)量同一周期的元素，從左到右電離能電子親和勢(shì)原子及離子半徑電負(fù)性電離能電子親和勢(shì)原子及離子半徑電負(fù)性2.2原子的鍵合2.2原子的鍵合

組成物質(zhì)整體的質(zhì)點(diǎn)(原子、分子或離子)間的相互作用力叫化學(xué)鍵。原子間相互作用時(shí)，其吸引和排斥情況的不同，從而形成了不同類型的化學(xué)鍵，主要有共價(jià)鍵、離子鍵、金屬鍵、氫鍵、分子鍵?；瘜W(xué)鍵組成物質(zhì)整體的質(zhì)點(diǎn)(原子、分子或離子)間的相互作

當(dāng)兩種電負(fù)性相差較大的原子相互靠近時(shí)，電負(fù)性較小的原子將失去電子而形成陽離子，而電負(fù)性較大的原子則獲得電子而形成陰離子；陰陽離子之間由于庫侖力的作用而相互吸引。但當(dāng)陰陽離子之間相互充分接近時(shí)，離子的電子云之間又相互排斥。當(dāng)吸引力和排斥力達(dá)到平衡時(shí)便形成了穩(wěn)定的離子鍵。大部分鹽類、堿類和金屬氧化物在固態(tài)下不能導(dǎo)電，熔融時(shí)可以導(dǎo)電。這類化合物為離子化合物2.2.1離子鍵當(dāng)兩種電負(fù)性相差較大的原子相互靠近時(shí)，電負(fù)性較離子鍵的形成條件a.元素的電負(fù)性差比較大

>1.7，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成離子鍵；<1.7，不發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成共價(jià)鍵。但離子鍵和共價(jià)鍵之間，并非可以截然區(qū)分的?？蓪㈦x子鍵視為極性共價(jià)鍵的一個(gè)極端，而另一極端則為非極性共價(jià)鍵。

極性增大非極性共價(jià)鍵極性共價(jià)鍵離子鍵化合物中不存在百分之百的離子鍵，即使是NaF的化學(xué)鍵，其中也有共價(jià)鍵的成分。即除離子間靠靜電相互吸引外，尚有共用電子對(duì)的作用。>1.7，實(shí)際上是指離子鍵的成分大于50%。離子鍵的形成條件a.元素的電負(fù)性差比較大但離子鍵和共價(jià)b.易形成穩(wěn)定離子Na+2s22p6，Cl-3s23p6,達(dá)到稀有氣體式穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。Ag+4d10

，Zn2+3d10,d軌道全充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。只轉(zhuǎn)移少數(shù)的電子，就達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。而C和Si原子的電子結(jié)構(gòu)為s2p2

，要失去或得到4e，才能形成穩(wěn)定離子，比較困難。所以一般不形成離子鍵。如CCl4

、SiF4

等，均為共價(jià)化合物。c.形成離子鍵時(shí)釋放能量多

Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s)H=-410.9kJ·mol-1在形成離子鍵時(shí)，以放熱的形式，釋放較多的能量。b.易形成穩(wěn)定離子Na+2s22p6，Cl-特點(diǎn)：靜電吸引力，無飽和性，無方向性由于陰離子和陽離子的電子云都具有球形對(duì)稱性，因此離子鍵沒有方向性和飽和性。特點(diǎn)：靜電吸引力，無飽和性，無方向性由于陰離子和陽離子的電子考慮到晶體結(jié)構(gòu)的周期性，離子晶體中的陰陽離子總是相間排列的。因此，離子晶體是為數(shù)眾多的陰陽離子的集合體，晶體中并不存在有單個(gè)的分子，分子式反映的僅僅是離子晶體的化學(xué)組成。離子鍵的鍵能較大，陰陽離子之間的結(jié)合比較牢固，因此離子晶體一般都具有較高硬度、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)和低的熱膨脹系數(shù)?？紤]到晶體結(jié)構(gòu)的周期性，離子晶體中的陰陽離子總是相當(dāng)離子晶體受到機(jī)械力作用時(shí)，離子之間的相對(duì)位置一旦發(fā)生變化，哪怕僅僅是1/2晶胞尺寸的位移就可以使得原來異性離子之間的相間排列變成同性離子的相鄰排列，這樣一來吸引力就變成了排斥力，晶體結(jié)構(gòu)相應(yīng)就被破壞了。因此，離子晶體比較脆，容易破碎。當(dāng)離子晶體受到機(jī)械力作用時(shí)，離子之間的相在離子晶體中，陰陽離子都分別具有一種相應(yīng)于惰性原子的外層電子構(gòu)型，因此晶體中沒有可以自由運(yùn)動(dòng)的電子，而離子又被緊緊地束縛在晶格的結(jié)點(diǎn)位置上，因此離子晶體在低溫下不導(dǎo)電不傳熱。

但是，隨著溫度的升高，離子的能量增大使得離子晶體中會(huì)產(chǎn)生離子電導(dǎo)在離子晶體中，陰陽離子都分別具有一種相應(yīng)

前面指出：兩種電負(fù)性相差較大的原子相互靠近時(shí)就可能形成離子鍵，而由離子鍵構(gòu)成的晶體就稱為離子晶體?！半娯?fù)性相差較大”顯然是一個(gè)籠統(tǒng)的概念，“較大”到底是多大？而當(dāng)兩種原子的電負(fù)性差值相對(duì)于這個(gè)“較大”來說又“較小”一些的話，原子之間的結(jié)合又將會(huì)是什么狀態(tài)？2.2.2共價(jià)鍵前面指出：兩種電負(fù)性相差較大的原子相互靠近時(shí)就可能形成

鮑林在對(duì)大量晶體進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了一種根據(jù)電負(fù)性差值判斷兩種原子之間的化學(xué)鍵鍵型的經(jīng)驗(yàn)方法：如果兩個(gè)原子A和B形成化學(xué)鍵，則由鍵的離子組分引起的共振能與(XA

XB)2

成正比，而鍵的離子性百分比P則可以由以下的經(jīng)驗(yàn)公式確定：鮑林在對(duì)大量晶體進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了一種根據(jù)P=50%x=2.1P=50%x=2.1當(dāng)X=2.1時(shí)，P=50%。這時(shí)原子間的化學(xué)鍵離子性成分和共價(jià)性成分相當(dāng)。當(dāng)X>2.1時(shí)，化學(xué)鍵主要是離子性的而當(dāng)X<2.1時(shí)，化學(xué)鍵則主要是共價(jià)性的。鮑林的經(jīng)驗(yàn)公式在實(shí)際應(yīng)用中還有許多的限制條件，加之電負(fù)性數(shù)值本身的不確定因素也很多，因此以電負(fù)性差值判斷化學(xué)鍵中離子性百分?jǐn)?shù)做法僅僅只是有一些定性的參考價(jià)值。當(dāng)X=2.1時(shí)，P=50%。這時(shí)原子間的化學(xué)鍵離子1）價(jià)鍵理論1916年美國化學(xué)家Lewis提出共價(jià)鍵理論。他認(rèn)為：分子中每個(gè)原子都應(yīng)具有穩(wěn)定的惰性氣體電子層結(jié)構(gòu),可以通過原子間共用一對(duì)或幾對(duì)電子來實(shí)現(xiàn),這種靠共用電子對(duì)結(jié)合的化學(xué)鍵叫共價(jià)鍵。NNNN+HHClCl1）價(jià)鍵理論1916年美國化學(xué)家Lewi氯氣和甲烷的電子層結(jié)構(gòu)氯氣和甲烷的電子層結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵概念的提出成功地解釋了諸如O2、H2、HCl等化合物的形成機(jī)制，并揭示出了共價(jià)鍵與離子鍵之間的區(qū)別。但是，共價(jià)鍵的飽和性和方向性仍然沒有得到解釋，共價(jià)鍵的本質(zhì)也仍然不是很清楚。1927年，量子力學(xué)理論被海特勒和倫敦用于處理H2分子結(jié)構(gòu)，第一次揭示出了共價(jià)鍵的本質(zhì)。共價(jià)鍵概念的提出成功地解釋了諸如O2、H2、HCl等化合H2

分子中的化學(xué)鍵V0－Drro量子力學(xué)計(jì)算表明，兩個(gè)具有1s1

電子構(gòu)型的H彼此靠近時(shí)，兩個(gè)1s電子以自旋相反的方式形成電子對(duì)，使體系的能量降低。H2分子中的化學(xué)鍵V0－Drro量子力學(xué)計(jì)算表明，

從電子云的觀點(diǎn)考慮，可認(rèn)為H的1s軌道在兩核間重疊，使電子在兩核間出現(xiàn)的幾率大，形成負(fù)電區(qū)。兩核吸引核間負(fù)電區(qū)，使2個(gè)H結(jié)合在一起。從電子云的觀點(diǎn)考慮，可認(rèn)為H的1s軌價(jià)鍵理論：共價(jià)鍵的本質(zhì)

自旋相反的兩個(gè)單電子原子相互靠近時(shí)，原子軌道可以發(fā)生最大限度的重疊，使兩原子核間出現(xiàn)了電子云密集區(qū)域，這一方面降低了兩核間的正電排斥，另一方面增加了兩個(gè)原子核對(duì)核間負(fù)電荷區(qū)域的吸引，使體系能量降低，從而形成了共價(jià)鍵?？梢姽矁r(jià)鍵的本質(zhì)也是電性的。-++δ-δ-價(jià)鍵理論：共價(jià)鍵的本質(zhì)自旋相反的兩個(gè)單電子原兩個(gè)氫原子結(jié)合成氫分子時(shí)電子云的變化共價(jià)鍵的本質(zhì)是：高概率地出現(xiàn)在兩個(gè)原子核之間的電子與兩個(gè)原子核之間的電性作用。說明：電性作用包括吸引和排斥，當(dāng)吸引和排斥達(dá)到平衡時(shí)即形成了穩(wěn)定的共價(jià)鍵。兩個(gè)氫原子結(jié)合成氫分子時(shí)電子云的變化共價(jià)鍵的本質(zhì)是：說明：電價(jià)鍵理論：共價(jià)鍵成鍵原理電子配對(duì)原理：兩原子如有反相自旋的成單電子，它們可以相互配對(duì)形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵能量最低原理：兩原子軌道相互重疊形成分子時(shí)，放出能量使體系能量降低，放出能量越多共價(jià)鍵越穩(wěn)定。原子軌道最大重疊原理：鍵合的原子間形成化學(xué)鍵時(shí)，成鍵電子的原子軌道要發(fā)生最大程度的重疊，形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定。價(jià)鍵理論：共價(jià)鍵成鍵原理電子配對(duì)原理：兩原子如有反相自旋的共價(jià)鍵的特點(diǎn)：飽和性共價(jià)鍵的數(shù)目由原子中單電子數(shù)決定，包括原有的和激發(fā)而生成的。例如氧有兩個(gè)單電子，H有一個(gè)單電子，所以結(jié)合成水分子時(shí)，只能形成2個(gè)共價(jià)鍵。C最多能與4個(gè)H形成共價(jià)鍵。原子中單電子數(shù)決定了共價(jià)鍵的數(shù)目，即為共價(jià)鍵的飽和性。共價(jià)鍵的特點(diǎn)：飽和性共價(jià)鍵的數(shù)目由原子中單電子數(shù)共價(jià)鍵的特點(diǎn)：方向性在形成共價(jià)鍵時(shí)，兩個(gè)原子的電子云重疊得越多，所形成的共價(jià)鍵就越穩(wěn)定。在主量子數(shù)相同的原子軌道中，啞鈴形的p軌道的電子云密度在沿對(duì)稱軸方向上的伸展比球形的s軌道大，因此一般情況下p軌道形成的共價(jià)鍵較s軌道形成的共價(jià)鍵更為牢固。根據(jù)這一分析，共價(jià)鍵形成時(shí)一定會(huì)選擇電子云密度最大的方向，這就使得共價(jià)鍵具有了一定的方向性。共價(jià)鍵的特點(diǎn)：方向性在形成共價(jià)鍵時(shí)，兩個(gè)原子的電子云重疊得越各原子軌道在空間分布方向是固定的，為了滿足軌道的最大程度重疊，原子間形成的共價(jià)鍵當(dāng)然要具有方向性。+++1sz+3pzz以HCl為例。Cl的3pz

和H的1s軌道重疊，只有沿著z軸重疊，才能保證最大程度的重疊，而且不改變?cè)械膶?duì)稱性各原子軌道在空間分布方向是固定的，為了滿足軌道的最大程度重疊Cl2

分子中成鍵的原子軌道，也要保持對(duì)稱性和最大程度的重疊。pzzpz++z++Cl2分子中成鍵的原子軌道，也要保持對(duì)稱性和最大程度的重疊如下圖所示的重疊，將破壞原子軌道的對(duì)稱性。X++X++++sp+pzz－+pz－如下圖所示的重疊，將破壞原子軌道的對(duì)稱性。X++X++++s原子軌道沿鍵軸方向以頭碰頭方式重疊所形成的共價(jià)鍵稱為σ鍵σ鍵在鍵軸上成鍵，軌道重疊最大，最穩(wěn)定，鍵能也最大。共價(jià)鍵的鍵型I：鍵原子軌道沿鍵軸方向以頭碰頭方式重疊所形成的共價(jià)鍵稱為σ鍵共價(jià)特點(diǎn)：原子軌道頭碰頭方式重疊共價(jià)鍵的類型I：鍵特點(diǎn)：原子軌道頭碰頭方式重疊共價(jià)鍵的類型I：鍵共價(jià)鍵的鍵型II：鍵特點(diǎn)：原子軌道肩并肩方式重疊通常鍵的重疊度低于s鍵，因此其強(qiáng)度和穩(wěn)定性低于s鍵，電子活動(dòng)性較高，是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者。xx++pxz共價(jià)鍵的鍵型II：鍵特點(diǎn)：原子軌道肩并肩方式重疊xx+N2

分子中兩個(gè)原子各有三個(gè)處于p軌道的單電子,沿z軸成鍵時(shí)，pz

與pz“頭碰頭”形成一個(gè)鍵。px

和px，py

和py

以“肩并肩”形式重疊形成兩個(gè)鍵。所以N2分子的3鍵中，有1個(gè)鍵，2個(gè)鍵。N2分子中兩個(gè)原子各有三個(gè)處于p軌道的共價(jià)鍵的鍵型

III：d

鍵鍵：兩個(gè)原子的dxy-dxy,dxz-dxz,dyz-dyz,dx2-y2-dx2-y2,軌道面對(duì)面的重疊而成。共價(jià)鍵的鍵型III：d鍵鍵：兩個(gè)原子的dxy-2）

雜化軌道理論

價(jià)鍵理論法成功地解釋了共價(jià)鍵的形成過程和本質(zhì)，即共價(jià)鍵的方向性，飽和性。但是卻無法解釋某些分子的空間構(gòu)型。2）雜化軌道理論價(jià)鍵理論法成功地解釋了共價(jià)CH4：實(shí)驗(yàn)測(cè)定是四面體，四個(gè)C-H鍵相等，∠HCH=109028’根據(jù)價(jià)鍵理論：C原子的基態(tài)為2s22px12py1,只有2個(gè)單電子。只能形成二個(gè)CH鍵。若將2s2激發(fā)而形成2s12px12py12pz1，則可形成四個(gè)C-H，但4個(gè)C-H鍵不等同，與實(shí)際觀察到的空間結(jié)構(gòu)不符。為了解釋CH4分子的空間構(gòu)型，鮑林于1931年提出了雜化軌道理論。CH4：實(shí)驗(yàn)測(cè)定是四面體，四個(gè)C-H鍵相等，∠HCH=1雜化軌道理論：相關(guān)概念雜化：原子在形成分子時(shí)，中心原子若干條能量相近的不同類型軌道混合起來重新組成一組數(shù)目相同的新原子軌道，這種重新組合的過程叫雜化。雜化軌道：經(jīng)雜化而形成的新的軌道叫雜化軌道。等性雜化：由不同類型的原子軌道混合，重新組合成一組完全相同(能量相同，成分相同)的雜化軌道叫等性雜化不等性雜化：由于雜化軌道中有不參加成鍵的孤對(duì)電子，而使各雜化軌道中成分不等同，這種雜化叫不等性雜化。雜化軌道理論：相關(guān)概念雜化：原子在形成分子時(shí)，中心原子若干條CH4等性的sp3雜化激發(fā)雜化sp3重疊成鍵CH4等性的sp3雜化激發(fā)雜化sp3重疊成鍵雜化軌道理論：雜化軌道的特點(diǎn)不同類型的雜化軌道有不同的空間伸展方向，不同的構(gòu)型，因此使形成的分子，具有不同的空間構(gòu)型，雜化軌道在空間的排布應(yīng)使軌道彼此之間斥力最小。雜化軌道理論：雜化軌道的特點(diǎn)不同類型的雜化軌道有不同的空間伸常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp

雜化參與雜化軌道：s,Pz鍵的空間分布方式：直線如CO2常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp雜化如CO2常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp2

雜化參與雜化軌道：s，Px，Py鍵的空間分布方式：指向等邊三角形頂角的平面分布

BF3，SO3常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp2雜化BF3，常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp3

雜化參與雜化軌道：

s，Px，Py，Pz鍵的空間分布方式：指向正四面體頂角的空間分布CH4常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp3雜化CH4常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：dsp2或sp2d

雜化參與雜化軌道：

s，Px，Py，dx2-y2鍵的空間分布方式：指向正方形頂角的平面分布Ni(CN)42-常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：dsp2或sp2d常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：d2sp3

雜化或sp3d2雜化參與雜化軌道：

dz2,dx2-y2,s，Px，Py，Pz鍵的空間分布方式：指向正八面體頂角的空間分布SF6常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：d2sp3雜化或共價(jià)鍵分子的鍵角或共價(jià)晶體中配位多面體的幾何構(gòu)型與原子雜化軌道的類型有關(guān)。知道了原子雜化軌道的類型，就可以推測(cè)出共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)中配位多面體的幾何形狀。共價(jià)鍵分子的鍵角或共價(jià)晶體中配位多面體的幾何構(gòu)型與原子雜化軌共價(jià)晶體及其結(jié)構(gòu)由共價(jià)鍵結(jié)合而構(gòu)成的晶體稱為共價(jià)晶體。組成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子共用一對(duì)電子，原子沒有得到電子也沒有失去電子。因此共價(jià)晶體有時(shí)也稱為原子晶體共價(jià)鍵具有一定的方向性和飽和性，因此共價(jià)晶體中原子結(jié)合的方向和配位數(shù)均有限制。一般情況下，共價(jià)晶體中原子的配位數(shù)都比較小，而且不太可能超過4。由于共價(jià)鍵結(jié)合相當(dāng)牢固，所以共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，硬度和熔點(diǎn)較高。由于參與成鍵的電子都被束縛在原子之間而不能自由運(yùn)動(dòng)，因此共價(jià)晶體一般都是良好的電絕緣體。共價(jià)晶體及其結(jié)構(gòu)由共價(jià)鍵結(jié)合而構(gòu)成的晶體稱為共價(jià)晶體。由于共2.2.3

金屬鍵

金屬原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是最外層電子少，容易失去。當(dāng)金屬原子相互靠近時(shí)，其外層的價(jià)電子脫離原子成為自由電子。為整個(gè)金屬所共有，它們?cè)谡麄€(gè)金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，形成“電子氣”。這種由金屬正離子和自由電子之間互相作用而結(jié)合稱為金屬鍵。2.2.3金屬鍵金屬原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是最外層電子少特點(diǎn)：電子云重疊，無飽和性，無方向性元素和化學(xué)鍵匯總課件1）金屬鍵的特點(diǎn)a.電子是離域的所有電子屬于金屬晶體，或說為整個(gè)金屬大分子所共有，不再屬于哪個(gè)原子。我們稱電子是離域的。b.組成金屬能帶(EnergyBand)

Na2

有分子軌道3s3s3s3s*也可以寫成3s3s3s3s*1）金屬鍵的特點(diǎn)a.電子是離域的Na晶體中，n個(gè)3s軌道組成n條分子軌道。這n條分子軌道之間能量差小，電子躍遷所需能量小。這些能量相近的能級(jí)組成能帶?！?.能帶如下圖所示，Na的n個(gè)3s軌道，形成n個(gè)Na金屬的分子軌道—3s能帶。Na晶體中，n個(gè)3s軌道組成n條分子軌道。這從滿帶頂?shù)綄?dǎo)帶底(

或空帶底)的能量間隔很大，電子躍遷困難。這個(gè)能量間隔稱為禁帶。2s軌道電子半充滿，組成的能帶電子也半滿，稱為導(dǎo)帶。2p能帶中無電子，稱為空帶。3n個(gè)2pn個(gè)2sn個(gè)1s禁帶c.滿帶導(dǎo)帶和空帶以Li為例，1s22s12p0，1s軌道充滿電子，故組成的能帶充滿電子，稱為滿帶。從滿帶頂?shù)綄?dǎo)帶底(或空帶底)的能量間隔很大，電子躍遷困3n個(gè)2pn個(gè)2s相鄰近的能帶，有時(shí)可以重疊。即能量范圍有交叉。如Be的2s能帶和2p能帶，可以部分重疊。Be的2s能帶是滿帶，通過重疊電子可以躍遷到2p空帶中去。d.能帶重疊3n個(gè)2pn個(gè)2s相鄰近的能帶，有時(shí)可以重疊。即能金屬能帶理論屬于分子軌道理論類型。金屬能帶理論中，成鍵的實(shí)質(zhì)是，電子填充在低能量的能級(jí)中，使晶體的能量低于金屬原子單獨(dú)存在時(shí)的能量。n個(gè)1s金屬能帶理論屬于分子軌道理論類型。金屬能帶理論中，成鍵的實(shí)質(zhì)2）金屬的物理性質(zhì)a.導(dǎo)電性導(dǎo)體的能帶有兩種情形，一種是有導(dǎo)帶，另一種是滿帶和空帶有部分重疊，如Be，也相當(dāng)于有導(dǎo)帶。電子可以在導(dǎo)帶中躍遷，進(jìn)入空軌道中，故金屬鈹導(dǎo)電。沒有導(dǎo)帶，且滿帶和空帶之間的禁帶E>5eV，電子難以躍遷，則為絕緣體；若禁帶的E<3eV，在外界能量激發(fā)下，電子可以穿越禁帶進(jìn)入空帶，產(chǎn)生導(dǎo)電效果，則為半導(dǎo)體。2）金屬的物理性質(zhì)沒有導(dǎo)帶，且滿帶和空帶之間的禁帶E>b.其它物理性質(zhì)金屬光澤

電子在能帶中躍遷，能量變化的覆蓋范圍相當(dāng)廣泛。放出各種波長(zhǎng)的光，故大多數(shù)金屬呈銀白色。延展性:受外力時(shí)，金屬能帶不被破壞。熔點(diǎn)和硬度一般說金屬單電子多時(shí)，金屬鍵強(qiáng)，熔點(diǎn)高，硬度大。如W和Re，m.p.達(dá)3500K；K和Na單電子少，金屬鍵弱,熔點(diǎn)低,硬度小。b.其它物理性質(zhì)延展性:受外力時(shí)，金屬能帶不被破壞。

2.2.4范德華鍵—分子鍵

許多物質(zhì)分子具有永久極性。分子的一部分往往帶正電荷，而另一部分往往帶負(fù)電荷，一個(gè)分子的正電荷部位和另一分子的負(fù)電荷部位間，以微弱靜電力相吸引，使之結(jié)合在一起，稱為范德瓦爾斯鍵也叫分子鍵。2.2.4范德華鍵—分子鍵許多物質(zhì)分子具有永久極性JohannesDiderikVanderWaals1837–1923TheNobelPrizeinPhysics1910“forhisworkontheequationofstateforgasesandliquids”VanderWaals

bondingJohannesDiderikVanderWaals電中性的分子之間的長(zhǎng)程作用力（范德華力）其來源有：取向力:永久多極距（主要是偶極矩）之間的靜電相互作用力。誘導(dǎo)力：永久偶極矩將誘導(dǎo)臨近分子使發(fā)生電荷位移，出現(xiàn)誘導(dǎo)偶極矩。永久偶極矩與誘導(dǎo)偶極矩之間的相互作用力色散力：非極性分子有瞬間的偶極矩，瞬間偶極矩將在臨近分子中誘導(dǎo)出偶極矩，瞬間偶極矩與誘導(dǎo)偶極矩之間的相互作用力叫色散力。電中性的分子之間的長(zhǎng)程作用力（范德華力）取向力:永久多極距范德華鍵范德華鍵分子鏈?zhǔn)芰瑒?dòng)聚氯乙烯

分子間的范德華鍵范德華鍵范德華鍵分子鏈?zhǔn)芰瑒?dòng)聚氯乙烯

分子間的范德華鍵特點(diǎn)：電子云不重疊，無方向性，無飽和性元素和化學(xué)鍵匯總課件氬原子間的

范德華鍵形成示意圖氬原子間的

范德華鍵形成示意圖2.2.5氫鍵以

HF

為例,

F

的電負(fù)性相當(dāng)大,

電子對(duì)偏向

F，而

H

幾乎成了質(zhì)子,

這種

H與其它分子中電負(fù)性相當(dāng)大、半徑小的原子相互接近時(shí),

產(chǎn)生一種特殊的分子間力

—

氫鍵。表示為····

:

F－H····F－H形成條件:

與電負(fù)性大且半徑小的原子(如F,

O,

N)相連的

H

;在附近有電負(fù)性大半徑小的原子(如F,

O,

N).2.2.5氫鍵以

HF

為例,

F

的電負(fù)性相當(dāng)大,

電子特點(diǎn)：電子云不重疊，有方向性，有飽和性元素和化學(xué)鍵匯總課件水分子之間的氫鍵水分子之間的氫鍵物理鍵化學(xué)鍵離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵范德華鍵氫鍵簡(jiǎn)單總結(jié)物理鍵化學(xué)鍵離子鍵范德華鍵簡(jiǎn)單總結(jié)類型作用力來源鍵合強(qiáng)弱形成晶體的特點(diǎn)離子鍵原子得、失電子后形成負(fù)、正離子，正負(fù)離子間的庫侖引力最強(qiáng)無方向性鍵、高配位數(shù)、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹系數(shù)、塑性較差、固態(tài)不導(dǎo)電、熔態(tài)離子導(dǎo)電共價(jià)鍵相鄰原子價(jià)電子各處于相反的自旋狀態(tài)，原子核間的庫侖引力強(qiáng)有方向性鍵、低配位數(shù)、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度、低膨脹系數(shù)、塑性較差、在熔態(tài)也不導(dǎo)電金屬鍵自由電子氣與正離子實(shí)之間的庫侖引力較強(qiáng)無方向性鍵、結(jié)構(gòu)密堆、配位數(shù)高、塑性較好、有光澤、良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性范德華鍵電偶極矩的感應(yīng)作用最弱無方向性鍵、結(jié)構(gòu)密堆、高熔點(diǎn)、絕緣氫鍵氫原子核與極性分子間的庫侖引力弱

各種結(jié)合鍵主要特點(diǎn)比較類型作用力來源鍵合強(qiáng)弱形成晶體的特點(diǎn)離子鍵原子得、失電子實(shí)際材料中的結(jié)合鍵并不是只有一種實(shí)際材料中的結(jié)合鍵并不是只有一種人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋。”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過閱讀報(bào)刊，我們能增長(zhǎng)見識(shí)，擴(kuò)大自己的知識(shí)面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進(jìn)。人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，元素和化學(xué)鍵匯總課件材料首先是一種物質(zhì)，且是具有一定性能或功能的物質(zhì)，一般可重復(fù)、持續(xù)使用，除了正常損耗，不會(huì)不可逆的轉(zhuǎn)變?yōu)閯e的物質(zhì)金屬材料(Metal)有機(jī)高分子材料(Polymer)無機(jī)非金屬材料(Ceramics)復(fù)合材料(Composites)材料首先是一種物質(zhì)，且是具有一定性能或功能的物質(zhì)，一般可重復(fù)原子的結(jié)構(gòu)n(主量子數(shù))

1.2.3.…

K.L.M.N

l(角量子數(shù))

0.1.2.…(n-1)

s.p.d.f

m(磁量子數(shù)）

0±1±2..±ln：電子的能量；電子離核的平均距離。電子層的概念。l：原子軌道(電子云)的形狀:s—球形；p—紡錘形等。在多電子原子中影響能量—電子亞層的概念。m：原子各形狀軌道（電子云）在空間的伸展方向數(shù)（每一個(gè)m值，對(duì)應(yīng)一個(gè)方向）。m值不影響能量。n、l相同，m不同的原子軌道稱簡(jiǎn)并軌道。自旋量子數(shù)：ms。取值：1/2-1/2符號(hào)：↑↓表示：順時(shí)針自旋逆時(shí)針自旋1）電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述：量子數(shù)原子的結(jié)構(gòu)n(主量子數(shù))

1.2.3.…

K.L電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述1)用四個(gè)量子數(shù)描述電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),如:

n=2

第二電子層。

l=1

2p

能級(jí)，其電子云呈啞鈴形。

m=0

2pz

軌道，沿z軸取向。

ms=+1/2

順時(shí)針自旋。2)按四個(gè)量子數(shù)間的關(guān)系，可以確定每一電子層中可能存在的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)，即每一電子層中的電子數(shù)目。電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述2）電子云電子在空間某位置上單位體積中出現(xiàn)的幾率—幾率密度若用小黑點(diǎn)的疏密表示|ψ|2的大小，可得一黑點(diǎn)圖，稱電子云。1s電子云也可以用界面圖表示。2）電子云圖1-2原子的s，p,d軌道電子云示意圖圖1-2原子的s，p,d軌道電子云示意圖泡利不相容原理(Pauliexclusionprinciple)：同一原子中，不可能有四個(gè)量子數(shù)完全相同的兩個(gè)電子。因此，同一軌道只能容納兩個(gè)自旋相反的電子。能量最低原理：基態(tài)原子中，電子是盡先占據(jù)能量最低的原子軌道。例如，H的電子排布為1s1，而不是2s1。洪特規(guī)則(Hundrule)：等價(jià)軌道上的電子，將盡先分占不同軌道而且自旋平行。3）基態(tài)原子的電子排布原則泡利不相容原理(Pauliexclusionprinc1）亞層半滿規(guī)則(s1,p3,d5,f7)

如：24號(hào)元素Cr是3d54s1(2個(gè)亞層半滿)而不是3d44s2(1個(gè)亞層全滿)；29號(hào)元素Cu是3d104s1(1個(gè)亞層全滿，1個(gè)亞層半滿)而不是3d94s2(1個(gè)亞層全滿)。2）亞層全空規(guī)則如46號(hào)元素

Pd是4d105s0(1個(gè)亞層全滿，1個(gè)亞層全空),而不是4d95s1(1個(gè)亞層半空)，這2條補(bǔ)充規(guī)則適用于一些有能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象的過渡元素的(n-1)dns軌道，不適用于多數(shù)非過渡元素的nsnp軌道。例如：C、Si、Ge、Sn、Pb是ns2np2，而不是ns1np3；

F、Cl、Br、I是ns2np5，而不是ns1np6。然而，即使對(duì)于(n-1)dns軌道，補(bǔ)充規(guī)則也有例外。例如：41號(hào)元素Nb，是4d45s1，而不是4d55s0。

28號(hào)元素Ni，是3d84s2，而不是3d104s0。原因可能在于相鄰能級(jí)之間的差距越小，能級(jí)交錯(cuò)現(xiàn)象就越復(fù)雜。補(bǔ)充經(jīng)驗(yàn)規(guī)則1）亞層半滿規(guī)則(s1,p3,d5,f7)補(bǔ)充經(jīng)驗(yàn)規(guī)周期表中各元素在室溫下的狀態(tài)2.1.2元素的性質(zhì)周期表中各元素在室溫下的狀態(tài)2.1.2元素的性質(zhì)從左到右，有效核電荷逐漸增大，內(nèi)層電子不能有效屏蔽核電荷，外層電子受原子核吸引而向核接近，導(dǎo)致原子半徑減小。所以從左到右，原子半徑趨于減小。而從上到下，隨著電子層數(shù)的增加，原子半徑增大。對(duì)于離子來說，通常正離子半徑小于相應(yīng)的中性原子，負(fù)離子的半徑則變大。1）原子及離子半徑（AtomicandIonicRadii）從左到右，有效核電荷逐漸增大，內(nèi)層電子不能有效屏蔽核電荷，外——從氣態(tài)原子移走一個(gè)電子使其成為氣態(tài)正離子所需的

最低能量。同周期主族：從左至右，Z逐漸增大，I1也逐漸增大。稀有氣體I1最大。同周期副族：從左至右，Z增加不多，原子半徑減小緩慢，其I1增加不如主族元素明顯。同一主族：從上到下，Z增加不多，但原子半徑增加，所以I1由大變小。同一副族電離能變化不規(guī)則。2）第一電離能（FirstIonizationEnergy,I1）——從氣態(tài)原子移走一個(gè)電子使其成為氣態(tài)正離子所需的 最低能量——?dú)鈶B(tài)原子俘獲一個(gè)電子成為一價(jià)負(fù)離子時(shí)所產(chǎn)生的能量變化。形成陰離子時(shí)放出能量，則EA為正； 吸收能量則EA為負(fù)。EA的大小涉及核的吸引和核外電荷相斥兩個(gè)因素，故同一周期和同一族元素都沒有單調(diào)變化規(guī)律。大體上，同周期元素的電子親和勢(shì)從左到右呈增加趨勢(shì)（更負(fù)），而同族元素的電子親和勢(shì)變化不大。3）電子親和勢(shì)（ElectronAffinity,EA）——?dú)鈶B(tài)原子俘獲一個(gè)電子成為一價(jià)負(fù)離子時(shí)所產(chǎn)生的能量變化。形——衡量原子吸引電子能力的一個(gè)化學(xué)量同一周期的元素，從左到右電負(fù)性逐漸增大；同族元素電負(fù)性從上到下逐漸減小。4）電負(fù)性（Electronegativity）原子A與原子B的電負(fù)性差值Ed（AB），Ed（AA），Ed（BB）分別為A-B,A-A，B-B鍵的離解能——衡量原子吸引電子能力的一個(gè)化學(xué)量同一周期的元素，從左到右電離能電子親和勢(shì)原子及離子半徑電負(fù)性電離能電子親和勢(shì)原子及離子半徑電負(fù)性2.2原子的鍵合2.2原子的鍵合

組成物質(zhì)整體的質(zhì)點(diǎn)(原子、分子或離子)間的相互作用力叫化學(xué)鍵。原子間相互作用時(shí)，其吸引和排斥情況的不同，從而形成了不同類型的化學(xué)鍵，主要有共價(jià)鍵、離子鍵、金屬鍵、氫鍵、分子鍵。化學(xué)鍵組成物質(zhì)整體的質(zhì)點(diǎn)(原子、分子或離子)間的相互作

當(dāng)兩種電負(fù)性相差較大的原子相互靠近時(shí)，電負(fù)性較小的原子將失去電子而形成陽離子，而電負(fù)性較大的原子則獲得電子而形成陰離子；陰陽離子之間由于庫侖力的作用而相互吸引。但當(dāng)陰陽離子之間相互充分接近時(shí)，離子的電子云之間又相互排斥。當(dāng)吸引力和排斥力達(dá)到平衡時(shí)便形成了穩(wěn)定的離子鍵。大部分鹽類、堿類和金屬氧化物在固態(tài)下不能導(dǎo)電，熔融時(shí)可以導(dǎo)電。這類化合物為離子化合物2.2.1離子鍵當(dāng)兩種電負(fù)性相差較大的原子相互靠近時(shí)，電負(fù)性較離子鍵的形成條件a.元素的電負(fù)性差比較大

>1.7，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成離子鍵；<1.7，不發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成共價(jià)鍵。但離子鍵和共價(jià)鍵之間，并非可以截然區(qū)分的?？蓪㈦x子鍵視為極性共價(jià)鍵的一個(gè)極端，而另一極端則為非極性共價(jià)鍵。

極性增大非極性共價(jià)鍵極性共價(jià)鍵離子鍵化合物中不存在百分之百的離子鍵，即使是NaF的化學(xué)鍵，其中也有共價(jià)鍵的成分。即除離子間靠靜電相互吸引外，尚有共用電子對(duì)的作用。>1.7，實(shí)際上是指離子鍵的成分大于50%。離子鍵的形成條件a.元素的電負(fù)性差比較大但離子鍵和共價(jià)b.易形成穩(wěn)定離子Na+2s22p6，Cl-3s23p6,達(dá)到稀有氣體式穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。Ag+4d10

，Zn2+3d10,d軌道全充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。只轉(zhuǎn)移少數(shù)的電子，就達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。而C和Si原子的電子結(jié)構(gòu)為s2p2

，要失去或得到4e，才能形成穩(wěn)定離子，比較困難。所以一般不形成離子鍵。如CCl4

、SiF4

等，均為共價(jià)化合物。c.形成離子鍵時(shí)釋放能量多

Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s)H=-410.9kJ·mol-1在形成離子鍵時(shí)，以放熱的形式，釋放較多的能量。b.易形成穩(wěn)定離子Na+2s22p6，Cl-特點(diǎn)：靜電吸引力，無飽和性，無方向性由于陰離子和陽離子的電子云都具有球形對(duì)稱性，因此離子鍵沒有方向性和飽和性。特點(diǎn)：靜電吸引力，無飽和性，無方向性由于陰離子和陽離子的電子考慮到晶體結(jié)構(gòu)的周期性，離子晶體中的陰陽離子總是相間排列的。因此，離子晶體是為數(shù)眾多的陰陽離子的集合體，晶體中并不存在有單個(gè)的分子，分子式反映的僅僅是離子晶體的化學(xué)組成。離子鍵的鍵能較大，陰陽離子之間的結(jié)合比較牢固，因此離子晶體一般都具有較高硬度、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)和低的熱膨脹系數(shù)?？紤]到晶體結(jié)構(gòu)的周期性，離子晶體中的陰陽離子總是相當(dāng)離子晶體受到機(jī)械力作用時(shí)，離子之間的相對(duì)位置一旦發(fā)生變化，哪怕僅僅是1/2晶胞尺寸的位移就可以使得原來異性離子之間的相間排列變成同性離子的相鄰排列，這樣一來吸引力就變成了排斥力，晶體結(jié)構(gòu)相應(yīng)就被破壞了。因此，離子晶體比較脆，容易破碎。當(dāng)離子晶體受到機(jī)械力作用時(shí)，離子之間的相在離子晶體中，陰陽離子都分別具有一種相應(yīng)于惰性原子的外層電子構(gòu)型，因此晶體中沒有可以自由運(yùn)動(dòng)的電子，而離子又被緊緊地束縛在晶格的結(jié)點(diǎn)位置上，因此離子晶體在低溫下不導(dǎo)電不傳熱。

但是，隨著溫度的升高，離子的能量增大使得離子晶體中會(huì)產(chǎn)生離子電導(dǎo)在離子晶體中，陰陽離子都分別具有一種相應(yīng)

前面指出：兩種電負(fù)性相差較大的原子相互靠近時(shí)就可能形成離子鍵，而由離子鍵構(gòu)成的晶體就稱為離子晶體。“電負(fù)性相差較大”顯然是一個(gè)籠統(tǒng)的概念，“較大”到底是多大？而當(dāng)兩種原子的電負(fù)性差值相對(duì)于這個(gè)“較大”來說又“較小”一些的話，原子之間的結(jié)合又將會(huì)是什么狀態(tài)？2.2.2共價(jià)鍵前面指出：兩種電負(fù)性相差較大的原子相互靠近時(shí)就可能形成

鮑林在對(duì)大量晶體進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了一種根據(jù)電負(fù)性差值判斷兩種原子之間的化學(xué)鍵鍵型的經(jīng)驗(yàn)方法：如果兩個(gè)原子A和B形成化學(xué)鍵，則由鍵的離子組分引起的共振能與(XA

XB)2

成正比，而鍵的離子性百分比P則可以由以下的經(jīng)驗(yàn)公式確定：鮑林在對(duì)大量晶體進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了一種根據(jù)P=50%x=2.1P=50%x=2.1當(dāng)X=2.1時(shí)，P=50%。這時(shí)原子間的化學(xué)鍵離子性成分和共價(jià)性成分相當(dāng)。當(dāng)X>2.1時(shí)，化學(xué)鍵主要是離子性的而當(dāng)X<2.1時(shí)，化學(xué)鍵則主要是共價(jià)性的。鮑林的經(jīng)驗(yàn)公式在實(shí)際應(yīng)用中還有許多的限制條件，加之電負(fù)性數(shù)值本身的不確定因素也很多，因此以電負(fù)性差值判斷化學(xué)鍵中離子性百分?jǐn)?shù)做法僅僅只是有一些定性的參考價(jià)值。當(dāng)X=2.1時(shí)，P=50%。這時(shí)原子間的化學(xué)鍵離子1）價(jià)鍵理論1916年美國化學(xué)家Lewis提出共價(jià)鍵理論。他認(rèn)為：分子中每個(gè)原子都應(yīng)具有穩(wěn)定的惰性氣體電子層結(jié)構(gòu),可以通過原子間共用一對(duì)或幾對(duì)電子來實(shí)現(xiàn),這種靠共用電子對(duì)結(jié)合的化學(xué)鍵叫共價(jià)鍵。NNNN+HHClCl1）價(jià)鍵理論1916年美國化學(xué)家Lewi氯氣和甲烷的電子層結(jié)構(gòu)氯氣和甲烷的電子層結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵概念的提出成功地解釋了諸如O2、H2、HCl等化合物的形成機(jī)制，并揭示出了共價(jià)鍵與離子鍵之間的區(qū)別。但是，共價(jià)鍵的飽和性和方向性仍然沒有得到解釋，共價(jià)鍵的本質(zhì)也仍然不是很清楚。1927年，量子力學(xué)理論被海特勒和倫敦用于處理H2分子結(jié)構(gòu)，第一次揭示出了共價(jià)鍵的本質(zhì)。共價(jià)鍵概念的提出成功地解釋了諸如O2、H2、HCl等化合H2

分子中的化學(xué)鍵V0－Drro量子力學(xué)計(jì)算表明，兩個(gè)具有1s1

電子構(gòu)型的H彼此靠近時(shí)，兩個(gè)1s電子以自旋相反的方式形成電子對(duì)，使體系的能量降低。H2分子中的化學(xué)鍵V0－Drro量子力學(xué)計(jì)算表明，

從電子云的觀點(diǎn)考慮，可認(rèn)為H的1s軌道在兩核間重疊，使電子在兩核間出現(xiàn)的幾率大，形成負(fù)電區(qū)。兩核吸引核間負(fù)電區(qū)，使2個(gè)H結(jié)合在一起。從電子云的觀點(diǎn)考慮，可認(rèn)為H的1s軌價(jià)鍵理論：共價(jià)鍵的本質(zhì)

自旋相反的兩個(gè)單電子原子相互靠近時(shí)，原子軌道可以發(fā)生最大限度的重疊，使兩原子核間出現(xiàn)了電子云密集區(qū)域，這一方面降低了兩核間的正電排斥，另一方面增加了兩個(gè)原子核對(duì)核間負(fù)電荷區(qū)域的吸引，使體系能量降低，從而形成了共價(jià)鍵?？梢姽矁r(jià)鍵的本質(zhì)也是電性的。-++δ-δ-價(jià)鍵理論：共價(jià)鍵的本質(zhì)自旋相反的兩個(gè)單電子原兩個(gè)氫原子結(jié)合成氫分子時(shí)電子云的變化共價(jià)鍵的本質(zhì)是：高概率地出現(xiàn)在兩個(gè)原子核之間的電子與兩個(gè)原子核之間的電性作用。說明：電性作用包括吸引和排斥，當(dāng)吸引和排斥達(dá)到平衡時(shí)即形成了穩(wěn)定的共價(jià)鍵。兩個(gè)氫原子結(jié)合成氫分子時(shí)電子云的變化共價(jià)鍵的本質(zhì)是：說明：電價(jià)鍵理論：共價(jià)鍵成鍵原理電子配對(duì)原理：兩原子如有反相自旋的成單電子，它們可以相互配對(duì)形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵能量最低原理：兩原子軌道相互重疊形成分子時(shí)，放出能量使體系能量降低，放出能量越多共價(jià)鍵越穩(wěn)定。原子軌道最大重疊原理：鍵合的原子間形成化學(xué)鍵時(shí)，成鍵電子的原子軌道要發(fā)生最大程度的重疊，形成的化學(xué)鍵越穩(wěn)定。價(jià)鍵理論：共價(jià)鍵成鍵原理電子配對(duì)原理：兩原子如有反相自旋的共價(jià)鍵的特點(diǎn)：飽和性共價(jià)鍵的數(shù)目由原子中單電子數(shù)決定，包括原有的和激發(fā)而生成的。例如氧有兩個(gè)單電子，H有一個(gè)單電子，所以結(jié)合成水分子時(shí)，只能形成2個(gè)共價(jià)鍵。C最多能與4個(gè)H形成共價(jià)鍵。原子中單電子數(shù)決定了共價(jià)鍵的數(shù)目，即為共價(jià)鍵的飽和性。共價(jià)鍵的特點(diǎn)：飽和性共價(jià)鍵的數(shù)目由原子中單電子數(shù)共價(jià)鍵的特點(diǎn)：方向性在形成共價(jià)鍵時(shí)，兩個(gè)原子的電子云重疊得越多，所形成的共價(jià)鍵就越穩(wěn)定。在主量子數(shù)相同的原子軌道中，啞鈴形的p軌道的電子云密度在沿對(duì)稱軸方向上的伸展比球形的s軌道大，因此一般情況下p軌道形成的共價(jià)鍵較s軌道形成的共價(jià)鍵更為牢固。根據(jù)這一分析，共價(jià)鍵形成時(shí)一定會(huì)選擇電子云密度最大的方向，這就使得共價(jià)鍵具有了一定的方向性。共價(jià)鍵的特點(diǎn)：方向性在形成共價(jià)鍵時(shí)，兩個(gè)原子的電子云重疊得越各原子軌道在空間分布方向是固定的，為了滿足軌道的最大程度重疊，原子間形成的共價(jià)鍵當(dāng)然要具有方向性。+++1sz+3pzz以HCl為例。Cl的3pz

和H的1s軌道重疊，只有沿著z軸重疊，才能保證最大程度的重疊，而且不改變?cè)械膶?duì)稱性各原子軌道在空間分布方向是固定的，為了滿足軌道的最大程度重疊Cl2

分子中成鍵的原子軌道，也要保持對(duì)稱性和最大程度的重疊。pzzpz++z++Cl2分子中成鍵的原子軌道，也要保持對(duì)稱性和最大程度的重疊如下圖所示的重疊，將破壞原子軌道的對(duì)稱性。X++X++++sp+pzz－+pz－如下圖所示的重疊，將破壞原子軌道的對(duì)稱性。X++X++++s原子軌道沿鍵軸方向以頭碰頭方式重疊所形成的共價(jià)鍵稱為σ鍵σ鍵在鍵軸上成鍵，軌道重疊最大，最穩(wěn)定，鍵能也最大。共價(jià)鍵的鍵型I：鍵原子軌道沿鍵軸方向以頭碰頭方式重疊所形成的共價(jià)鍵稱為σ鍵共價(jià)特點(diǎn)：原子軌道頭碰頭方式重疊共價(jià)鍵的類型I：鍵特點(diǎn)：原子軌道頭碰頭方式重疊共價(jià)鍵的類型I：鍵共價(jià)鍵的鍵型II：鍵特點(diǎn)：原子軌道肩并肩方式重疊通常鍵的重疊度低于s鍵，因此其強(qiáng)度和穩(wěn)定性低于s鍵，電子活動(dòng)性較高，是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者。xx++pxz共價(jià)鍵的鍵型II：鍵特點(diǎn)：原子軌道肩并肩方式重疊xx+N2

分子中兩個(gè)原子各有三個(gè)處于p軌道的單電子,沿z軸成鍵時(shí)，pz

與pz“頭碰頭”形成一個(gè)鍵。px

和px，py

和py

以“肩并肩”形式重疊形成兩個(gè)鍵。所以N2分子的3鍵中，有1個(gè)鍵，2個(gè)鍵。N2分子中兩個(gè)原子各有三個(gè)處于p軌道的共價(jià)鍵的鍵型

III：d

鍵鍵：兩個(gè)原子的dxy-dxy,dxz-dxz,dyz-dyz,dx2-y2-dx2-y2,軌道面對(duì)面的重疊而成。共價(jià)鍵的鍵型III：d鍵鍵：兩個(gè)原子的dxy-2）

雜化軌道理論

價(jià)鍵理論法成功地解釋了共價(jià)鍵的形成過程和本質(zhì)，即共價(jià)鍵的方向性，飽和性。但是卻無法解釋某些分子的空間構(gòu)型。2）雜化軌道理論價(jià)鍵理論法成功地解釋了共價(jià)CH4：實(shí)驗(yàn)測(cè)定是四面體，四個(gè)C-H鍵相等，∠HCH=109028’根據(jù)價(jià)鍵理論：C原子的基態(tài)為2s22px12py1,只有2個(gè)單電子。只能形成二個(gè)CH鍵。若將2s2激發(fā)而形成2s12px12py12pz1，則可形成四個(gè)C-H，但4個(gè)C-H鍵不等同，與實(shí)際觀察到的空間結(jié)構(gòu)不符。為了解釋CH4分子的空間構(gòu)型，鮑林于1931年提出了雜化軌道理論。CH4：實(shí)驗(yàn)測(cè)定是四面體，四個(gè)C-H鍵相等，∠HCH=1雜化軌道理論：相關(guān)概念雜化：原子在形成分子時(shí)，中心原子若干條能量相近的不同類型軌道混合起來重新組成一組數(shù)目相同的新原子軌道，這種重新組合的過程叫雜化。雜化軌道：經(jīng)雜化而形成的新的軌道叫雜化軌道。等性雜化：由不同類型的原子軌道混合，重新組合成一組完全相同(能量相同，成分相同)的雜化軌道叫等性雜化不等性雜化：由于雜化軌道中有不參加成鍵的孤對(duì)電子，而使各雜化軌道中成分不等同，這種雜化叫不等性雜化。雜化軌道理論：相關(guān)概念雜化：原子在形成分子時(shí)，中心原子若干條CH4等性的sp3雜化激發(fā)雜化sp3重疊成鍵CH4等性的sp3雜化激發(fā)雜化sp3重疊成鍵雜化軌道理論：雜化軌道的特點(diǎn)不同類型的雜化軌道有不同的空間伸展方向，不同的構(gòu)型，因此使形成的分子，具有不同的空間構(gòu)型，雜化軌道在空間的排布應(yīng)使軌道彼此之間斥力最小。雜化軌道理論：雜化軌道的特點(diǎn)不同類型的雜化軌道有不同的空間伸常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp

雜化參與雜化軌道：s,Pz鍵的空間分布方式：直線如CO2常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp雜化如CO2常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp2

雜化參與雜化軌道：s，Px，Py鍵的空間分布方式：指向等邊三角形頂角的平面分布

BF3，SO3常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp2雜化BF3，常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp3

雜化參與雜化軌道：

s，Px，Py，Pz鍵的空間分布方式：指向正四面體頂角的空間分布CH4常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：sp3雜化CH4常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：dsp2或sp2d

雜化參與雜化軌道：

s，Px，Py，dx2-y2鍵的空間分布方式：指向正方形頂角的平面分布Ni(CN)42-常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：dsp2或sp2d常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：d2sp3

雜化或sp3d2雜化參與雜化軌道：

dz2,dx2-y2,s，Px，Py，Pz鍵的空間分布方式：指向正八面體頂角的空間分布SF6常見的雜化軌道及其鍵的空間分布雜化類型：d2sp3雜化或共價(jià)鍵分子的鍵角或共價(jià)晶體中配位多面體的幾何構(gòu)型與原子雜化軌道的類型有關(guān)。知道了原子雜化軌道的類型，就可以推測(cè)出共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)中配位多面體的幾何形狀。共價(jià)鍵分子的鍵角或共價(jià)晶體中配位多面體的幾何構(gòu)型與原子雜化軌共價(jià)晶體及其結(jié)構(gòu)由共價(jià)鍵結(jié)合而構(gòu)成的晶體稱為共價(jià)晶體。組成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子共用一對(duì)電子，原子沒有得到電子也沒有失去電子。因此共價(jià)晶體有時(shí)也稱為原子晶體共價(jià)鍵具有一定的方向性和飽和性，因此共價(jià)晶體中原子結(jié)合的方向和配位數(shù)均有限制。一般情況下，共價(jià)晶體中原子的配位數(shù)都比較小，而且不太可能超過4。由于共價(jià)鍵結(jié)合相當(dāng)牢固，所以共價(jià)晶體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，硬度和熔點(diǎn)較高。由于參與成鍵的電子都被束縛在原子之間而不能自由運(yùn)動(dòng)，因此共價(jià)晶體一般都是良好的電絕緣體。共價(jià)晶體及其結(jié)構(gòu)由共價(jià)鍵結(jié)合而構(gòu)成的晶體稱為共價(jià)晶體。由于共2.2.3

金屬鍵

金屬原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是最外層電子少，容易失去。當(dāng)金屬原子相互靠近時(shí)，其外層的價(jià)電子脫離原子成為自由電子。為整個(gè)金屬所共有，它們?cè)谡麄€(gè)金屬內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，形成“電子氣”。這種由金屬正離子和自由電子之間互相作用而結(jié)合稱為金屬鍵。2.2.3金屬鍵金屬原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是最外層電子少特點(diǎn)：電子云重疊，無飽和性，無方向性元素和化學(xué)鍵匯總課件1）金屬鍵的特點(diǎn)a.電子是離域的所有電子屬于金屬晶體，或說為整個(gè)金屬大分子所共有，不再屬于哪個(gè)原子。我們稱電子是離域的。b.組成金屬能帶(EnergyBand)

Na2

有分子軌道3s3s3s3s*也可以寫成3s3s3s3s*1）金屬鍵的特點(diǎn)a.電子是離域的Na晶體中，n個(gè)3s軌道組成n條分子軌道。這n條分子軌道之間能量差小，電子躍遷所需能量小。這些能量相近的能級(jí)組成能帶?！?.能帶如下圖所示，Na的n個(gè)3s軌道，形成n個(gè)Na金屬的分子軌道—3s能帶。Na晶體中，n個(gè)3s軌道組成n條分子軌道。這從滿帶頂?shù)綄?dǎo)帶底(

或