【正文】 射出來，因而金屬多呈銀白色。這種 通過自由電子把金屬晶體中金屬離子連結(jié)起來的作用力 稱為 金屬鍵。 64 自由電子理論 該理論的基本思想是，認(rèn)為在金屬晶體中有能夠流動(dòng)的自由電子存在。 一種為自由電子理論 ， 另一種為能帶理論 。 體心立方晶格 面心立方晶格 六方晶格 63 二、金屬鍵 金屬晶體中原子之間的化學(xué)作用力叫做 金屬鍵 。金屬中 常見的晶格有三種 ： 62 后兩種晶格中， 金屬原子的配位數(shù)為 12，空間利用率為 74%，是最緊密的堆積，稱 密堆積結(jié)構(gòu) 。金屬的這些性質(zhì)是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的。 46 當(dāng) 2個(gè)含有單電子的 sp3雜化軌道各與 1個(gè) H原子的 1s軌道重疊，形成 2個(gè) sp3s的 σ 鍵，而余下的 2個(gè)含有較多 2s軌道成分的 sp3雜化軌道各被 1對孤對電子占據(jù)，它們對成鍵電子對的排斥作用比 NH3分子中的更大，使 OH鍵夾角壓縮至 104045’(比 NH3分子的鍵角小 )，故 H2O分子具有 V形空間構(gòu)型。中心原子O的價(jià)電子組態(tài)為 2s22px22py12pz1 。由于 N原子中有 1對孤對電子不參與成鍵，其電子云較密集于 N原子周圍，它對成鍵電子對產(chǎn)生排斥作用，使 NH 鍵的夾角被壓縮至 1070（小于109028’），所以 NH3分子的空間構(gòu)型呈三角錐形。在形成 NH3分子的過程中， N原子的 1個(gè)已被孤對電子占據(jù)的 2s軌道與 3個(gè)含有單電子的 p軌道進(jìn)行 sp3雜化，但在形成的 4個(gè) sp3雜化軌道中，有 1個(gè)已被 N原子的孤對電子占據(jù)，該雜化軌道含有較多的 2s軌道成分，另外 3個(gè)各有單電子的 sp3雜化軌道則含有較多的 2p軌道成分，故 N原子的 sp3雜化是不等性雜化。 43 實(shí)例分析 4：試說明 NH3分子的空間構(gòu)型 解：實(shí)驗(yàn)測知 NH3分子中的 3個(gè) NH鍵鍵角為 1070 ，分子的空間構(gòu)型為三角錐形。通常，若參與雜化的原子軌道中，有的已被孤對電子占據(jù)，其雜化是不等性的。 如上述的三種 sp型雜化，即 BeCl BF3和 CH4分子中的中心原子分別為 sp、 sp2和 sp3等性雜化。將在 “ 配位化合物 ” 一章中介紹。 40 spd型雜化 能量相近的 (n1)d與 ns、 np軌道或 ns、 np與 nd軌道組合成新的 dsp或 spd型雜化軌道的過程可統(tǒng)稱為spd型雜化 。其形成過程可表示為： 中心原子 C以夾角均為 1090 28’的 4個(gè)完全等同的 sp3雜化軌道分別與 4個(gè) H原子的 1s軌道重疊后，形成 4個(gè) sp3s的 σ鍵。當(dāng)它們分別與其他 4個(gè)相同原子的軌道重疊成鍵后，就形成正四面體構(gòu)型的分子。每個(gè) sp3雜化軌道含有 1/4的 s軌道成分和 3/4的 p軌道成分。故BF3 分子的空間構(gòu)型是正三角形。 BF3分子的中心原子是 B，其價(jià)層電子組態(tài)為2s22px1 。當(dāng) 3個(gè) sp2雜化軌道分別與其他 3個(gè)相同原子的軌道重疊成鍵后，就形成正三角形構(gòu)型的分子。 36 （ 2） sp2雜化 由 1個(gè) s軌道與 2個(gè) p軌道組合成 3個(gè) sp2雜化軌道的過程稱為 sp2 雜化 。 解：實(shí)驗(yàn)測出， BeCl2分子中有 2個(gè)完全等同的 BeCl鍵，鍵角為1800 ，分子的空間構(gòu)型為直線。當(dāng) 2個(gè) sp雜化軌道與其他原子軌道重疊成鍵后就形成直線型分子。每個(gè) sp雜化軌道均含有 1/2的 s軌道成分和 1/2的 p軌道成分。按參加雜化的 s軌道、 p軌道數(shù)目的不同， sp型雜化又可分為 sp、 sp sp3 三種雜化。按雜化后形成的幾個(gè)雜化軌道的能量是否相同，軌道的雜化可分為等性雜化和不等性雜化。 31 圖示為甲烷分子的形成過程： 32 2）雜化軌道具有如下特性： A、只有能量相近的軌道才能相互雜化； B、雜化軌道成鍵能力大于未雜化軌道 (參考 p150)； C、參加雜化的原子軌道數(shù)目與形成的雜化軌道數(shù)目相等； D、不同類型的雜化，雜化軌道空間取向不同。 例如，形成 CH4分子時(shí)，中心碳原子的 2s和 2px、 2py、2pz等四條原子軌道發(fā)生雜化，形成一組（四條）新的雜化軌道，即 4條 sp3雜化軌道，這些 sp3雜化軌道不同于 s軌道，也不同于 p軌道 。 第三節(jié)：雜化軌道理論（ p149） 30 雜化軌道理論的基本要點(diǎn) 1）概念 在形成 多原子分子 的過程中， 中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合，形成一組新的原子軌道。例如 ,甲烷分子的結(jié)構(gòu)。 配位鍵的形成方式雖和正常共價(jià)鍵不同，但形成以后，兩者是沒有區(qū)別的。 通常為區(qū)別于正常共價(jià)鍵，配位鍵用 “ → ” 表示，箭頭從提供電子對的原子指向接受電子對的原子。 正常共價(jià)鍵 ：如果共價(jià)鍵是由兩原子各提供 1個(gè)電子配對成鍵，稱為正常共價(jià)鍵，如 H O HCl等分子中的共價(jià)鍵。所以， N2分子中有 1個(gè) σ 鍵和 2個(gè) π 鍵，其分子結(jié)構(gòu)式可用 N≡N 表示。 26 實(shí)例分析：分析 N2分子中化學(xué)鍵成分 N原子的電子組態(tài)為 1s22s22px12py12pz1，其中3個(gè)單電子分別占據(jù) 3個(gè)互相垂直的 p軌道。 25 原子結(jié)合成分子時(shí)究竟形成 σ 鍵還是 π 鍵，與成鍵原子的價(jià)電子構(gòu)型有關(guān)。反應(yīng)性能高于 σ 鍵。此時(shí) 軌道的重疊部分垂直于鍵軸并呈鏡面反對稱分布。 特點(diǎn)： 軌道的重疊部分呈圓柱形對稱分布，沿鍵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)重疊的程度及符號(hào)均不改變。 pz z pz + + z + + 23 共價(jià)鍵的類型 按形成共價(jià)鍵時(shí)原子軌道的重疊方式可將共價(jià)鍵分為不同的類型，常見的是 σ 鍵和 π 鍵 。 以 HCl為例 : + + + 1s z + 3pz z 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，而且不改變原有的對稱性。 21 在所有軌道中只有 s軌道呈球形對稱，無方向性，由此形成的鍵才無方向性。 共價(jià)鍵的方向性 形成共價(jià)鍵應(yīng)滿足原子軌道最大重疊原理，即成鍵原子軌道應(yīng)沿著合適的方向以達(dá)到最大程度的有效重疊。 20 二、共價(jià)鍵的特點(diǎn) (p148) 共價(jià)鍵的飽和性： 成鍵原子中必須有自旋相反的成單電子。 兩原子間究竟形成幾個(gè)共價(jià)鍵取決于成鍵原子的成單電子數(shù)。 自旋相同的電子：推斥態(tài) H2分子形成過程中的能量變化 19 價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn) 上述實(shí)例說明 共價(jià)鍵形成的基本條件 是： 成鍵兩原子需有自旋相反的成單電子，成鍵時(shí)單電子所在的原子軌道必須發(fā)生最大程度的有效重疊 。如果兩電子自旋相同，隨著 R變小，體系能量逐漸升高。 下面以氫分子的形成為例說明共價(jià)鍵的形成。他認(rèn)為： 分子中的原子可以通過共用電子對使每一個(gè)原子達(dá)到穩(wěn)定的稀有氣體電子結(jié)構(gòu) 。但對于相同原子結(jié)合形成的單質(zhì)分子，或由性質(zhì)相近的非金