健的其它性質(zhì)
化學(xué)試劑,九料化工商城 / 2020-11-19
共價(jià)鍵的突出特點(diǎn)是鍵的定向性質(zhì)，對(duì)于原子存在有特定的位置，在這些位置上原子最有效地共卒電子對(duì)，結(jié)果，當(dāng)原予恰好處于特定的位置時(shí)，便具有最低的能量，因此，我們可以說(shuō)由于共價(jià)鍵分子以確定的鍵長(zhǎng)和鍵角面具有一定的形狀，而且，一且所有電子對(duì)已經(jīng)共享，就不能再與其它分子構(gòu)成鍵。因而共價(jià)鍵化合物趨向于結(jié)構(gòu)輪那確定、離散的(但不一定是細(xì)小的)原子。典型的例子是水分予，烴類、蛋白質(zhì)和DNA等，一些品體例如鉆石可以看作是巨大的共價(jià)單鍵分子。
相反，離子鍵沒(méi)有明確定向的特性，因?yàn)殪o電的庫(kù)侖力是各向同性的。再者，一個(gè)離子可以吸引不止一個(gè)帶相反電荷的離子，故可形成龐大的離子集合體，這就是離子化合軸(如食鹽)通常以巨大的晶體點(diǎn)陣存在的原因。
配價(jià)鍵
當(dāng)一個(gè)原子(A)提供兩個(gè)電子于ー個(gè)鍵時(shí)便構(gòu)成配價(jià)鍵，氨和三氟化硼B(yǎng)F3之間的鍵可作為例子，它導(dǎo)致加成化合物H3NーBF3的形成(圖2-22).這種類型的鍵與正常的共價(jià)鍵間沒(méi)有根本的差別，其穩(wěn)定性的依據(jù)恰是相同的唯一的差別只是用于構(gòu)成鍵的電子來(lái)課不同而已。
極性健和電負(fù)性
.jpg "配價(jià)或配位鍵的構(gòu)成")
共價(jià)鍵可分為極性鍵和非極性鍵，在非極性鍵中沒(méi)有電荷的再分配.這些原子是電中性的，在氫分子以及在所有同核的雙原子分子中的鍵都是非極性的」中的每一個(gè)C一C健也是非極性的，當(dāng)成鍵而在原子上留有都分電荷時(shí)便成為極性鍵，事實(shí)上，離子鍵可以當(dāng)作是極性共價(jià)鍵的一種極端形式，因?yàn)橐粋€(gè)電子完全由一個(gè)原子較移到另一個(gè)原子，其結(jié)果生成了A+B-，當(dāng)電子只是從一個(gè)原子稍為移向另一個(gè)原子時(shí)，原來(lái)的原子便留下少量的正電荷，而另一個(gè)原子則帶有少量負(fù)電荷，這種非極端情況便是通常的極性鍵。以氯化氫分子為例，它有一個(gè)極性共價(jià)鍵，電子稍為偏向氯面成為H?一C1?-;在水分予中也有英似的移動(dòng)，結(jié)果電荷的分布為
O²-
?+H/ \H?+;苯中六個(gè)C一健都略帶極性，共價(jià)健中極性的存在表明，不能把它看作嚴(yán)格純粹的共價(jià)鍵，而應(yīng)該意識(shí)到它多少具有離子鍵的特征.
衡量原子形成極性鍵的傾向性的適宜標(biāo)度是原子的電負(fù)性.電負(fù)性通常用χ(希臘字母讀chi)表示，其值與原子的電離能和電子親合能的平均值成正比，表2-1中列出電負(fù)性的一些數(shù)值，而圖2-23則說(shuō)明了原子電負(fù)性按周期表橫行逆變的情況。
表2-1波林（Pauling）電負(fù)性X
---------------------------------------------------------------------------------------
H
2.20
Li Be B C N O P
0.98 1.57 2.04 2.55 3.04 3.44 3.98
Na Mg AI Si P S C1
0.93 1.31 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16
K Ca Br
0.82 1.00 2.96
Rb Sr I
0.82 0.95 2.66
一個(gè)電離能高(使它難于移去原子中的電子)、電子親和能也高(意味著能量上有利于使其它電子附著到它上面)的原子具有大的電負(fù)性，當(dāng)這樣的原子參與成鍵時(shí)，它便傾向于獲得電子而不失掉電子，因而易于形成一個(gè)極性鍵的負(fù)端:在極端情況下便成為一個(gè)負(fù)離子，鹵素原子就是典型的例子、相反，一個(gè)電子親和能低(獲取電子的能量效益低)，電離能也低(能量上易于失去電子)的原子具有小的電負(fù)性。這樣的原子傾向于失去其價(jià)電子給電負(fù)性較大的原子，因而成為一個(gè)極性鍵的正端，甚至可以成為一個(gè)正離子。堿金屬原子就是典型的例子(見(jiàn)表2-1）。
原子的電負(fù)性使我們能夠推斷鍵的極化程度，電子傾向于聚集到電負(fù)性較大的原子附近:因此電負(fù)性較大的原子就容易得到一些負(fù)電荷所以鍵的極性方向可以很簡(jiǎn)單地從比較電負(fù)性的大小而作出判斷。例如H和C的電負(fù)性為x(H)=2.20，x(C)=2.55，這就表明在C一H鍵中有電荷轉(zhuǎn)移向碳原子上，故此必須理解到所形成的鍵為C?-一H?+.在O一H鍵中電負(fù)性差別更大，雖然從極性的意義上看仍是0一H但有更多的負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到氧上.這說(shuō)明了水分子有顯著的極性，對(duì)于水作為溶劑所起的作用來(lái)說(shuō)這種極性是極其重要的.
偶極矩
分子極性的強(qiáng)弱以其偶極矩的大小來(lái)量度，在圖2-24中說(shuō)明偶極矩的定義:若正電荷q與負(fù)電荷-q分開(kāi)的距離為R，則偶極矩的大小為p=qR，若一個(gè)分離出來(lái)的NaCl單體可看做一對(duì)電荷為+e和一e的離子(這里-e為一個(gè)電子的電荷)，則其偶極矩的大小為eR，R為鍵長(zhǎng)。從光譜已知R=251pm(微微米)，因此可以推斷p=(1.602×10-19C)x(251×10-12m)=4.02×10-29C·m
偶極矩的單位規(guī)定用研究極性分子的創(chuàng)始人一一德拜( Debye)命名，以D表示。1D當(dāng)于3.336×10-30C.m，在這個(gè)例子中，偶極矩為12.1D、與大多數(shù)分子相比這個(gè)數(shù)很大,因?yàn)镹aC1單體是離子化合物，若以氯化氫分子為例，則其=1.08D.
H2的偶極矩為零，因?yàn)檫@個(gè)鍵是非極性的。O一H的偶極矩是由它的極性而來(lái)的，其值為1.3D這個(gè)值比NaC1單體的偶極矩小得多，因?yàn)镺一H只是O?-ーH?+而不是O- H+.C-H鍵的偶極矩更小，約為0.5D，因?yàn)镃一H鍵的極性比O一H鍵還要小.
雖然分子中含有極性鍵，但其總的偶極矩仍可為零,這是山于每個(gè)鍵的偶極矩可以排列得很對(duì)稱而互相抵消，在苯中六個(gè)C一H鍵的偶極矩(圖2-25)對(duì)稱地排列，相對(duì)的一對(duì)鍵的偶極矩互相抵消，總的結(jié)果使這個(gè)分子成為極性分子，甲烷的四個(gè)C一且偶極矩對(duì)稱地排列在三維的空間中，雖然較難觀察出相互抵消的作用，但事實(shí)上是這樣，整個(gè)分子也是非極性的、相反，水分子是彎形的兩個(gè)O一H鍵的偶極不能互相抵消，結(jié)果水是有極性的(P=1.84D)
例:下列分子中哪些具有偶極矩:(a)HC1(b) Cl2: (c)CO2: (d)CHCL3?
方法:依據(jù)分子的對(duì)稱性找出答案。同核的雙原子分子和對(duì)稱的直線形分子不能有電偶極矩，在多原子分子的情況可由分子的形狀判斷鍵的偶極矩能否互相抵消.
解答:(a)HCl是異核雙原子分子，因而具有偶極矩.因?yàn)镃1的負(fù)電性比大，故該分子的極性為H?+C1b-.
(b)Cl2是同核雙原子分子，因而不具有偶極矩.
(c)CO2是直線對(duì)稱的多原子分子，因此，沒(méi)有偶極矩，或者說(shuō)，根據(jù)這個(gè)分子的對(duì)稱性而得出分子中兩個(gè)C=O鍵的偶極矩相互抵消的結(jié)果.
(d)CHCl3是四面體，但C一H鍵偶極矩不能與三個(gè)C-Cl偶極矩互相抵消。因此它具有極性。由于CI比H的負(fù)電性大，H原子是個(gè)偶極的正端，而CI原子為其負(fù)端.
評(píng)注，這些分子的偶極矩的實(shí)驗(yàn)值為(a)1.08D、(b)0，(C)0和(d)1.01D.
偶極矩對(duì)于判斷一種物質(zhì)是否可用作離子化合物的溶劑具有極大的重要性。這是因?yàn)槿軇┓肿优c離子之間的作用能對(duì)于促使離子化合物的溶解有很大的幫助。在諸如水等極性液體(由極性分子組成的液體)中，分子偶極的負(fù)端(O原子)強(qiáng)烈地吸引正離子，而偶極正端(一對(duì)原子)則強(qiáng)烈地吸引負(fù)離子，像苯這樣的分子沒(méi)有凈偶極矩(偶極矩的總和為零)，不能以與水同樣的方式相互作用。故此非極性液體的苯不能溶解離子型物質(zhì)，而水對(duì)離子型物質(zhì)的溶解則非常有利.(判斷一種液體是否具有極性的一種快捷方法是將一支帶電荷的棍棒靠近從滴定管流出的一串液流:如果這串液流偏移，則該液體就是極性的，)
金屬塊實(shí)際是在電子海洋中大量正離子的有序陣列，從鍵論的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，一塊金屬象一個(gè)氫分子，只不過(guò)大ー些而已反之，一個(gè)氫分子就象一小薄片金屬一一它是電子海洋中的兩個(gè)正離子(H+)，不過(guò)，這個(gè)海洋僅僅由兩個(gè)電子組成，象是一個(gè)小泥坑。金屬中這個(gè)海洋的流動(dòng)性關(guān)系到它們的導(dǎo)電特性、反射性，延展性以及可鍛性，我們將在第五章固體中再作討論(九料化工http://yuehuifs.cn/)。
健的其它性質(zhì)提要
1.一個(gè)同核雙原子分子為兩個(gè)相同的原子所組成，一個(gè)異核雙原子分子為兩個(gè)不同原子所組成，而一個(gè)多原子分子則為多于兩個(gè)的任何數(shù)目的原子所組成。
2.鍵形成的準(zhǔn)則是伴隨電子重新組合，能量有所降低。
3.鍵可分為離子鍵(電子完全轉(zhuǎn)移)和共價(jià)鍵(電子共享);配價(jià)鍵是由一個(gè)原子提供兩個(gè)電子的一種共價(jià)鍵.
4.當(dāng)一個(gè)原子具有低的電離能而另一個(gè)具有高的電子親和能時(shí)，這兩個(gè)原子之間便可形成離子鍵.
5.一旦原子達(dá)到情性氣體閉合層的結(jié)構(gòu)(穩(wěn)定的八網(wǎng)結(jié)構(gòu))，成鍵的趨向就得到滿足，因?yàn)樾纬蛇@樣的結(jié)構(gòu)后電離能很高而電子親和能很低，達(dá)到這樣的結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)移電子時(shí)便獲得更多的能量效益.
6.共價(jià)鍵的強(qiáng)度可以認(rèn)為是由于在核間區(qū)域堆集了電子，這些電子起著一種“靜電膠粘劑”作用的緣故.
7.多原子分子的基本形狀可以根據(jù)電子對(duì)移動(dòng)至彼此距離最大，以使其相斥作用減到最小的原則來(lái)推斷.
8.分子結(jié)構(gòu)的化合價(jià)層電子對(duì)相斥作用( VSEPR)的論述，發(fā)展了這樣一種論點(diǎn).就分子中電子對(duì)之間的相斥作用以孤電子對(duì)為最強(qiáng).
9.解離能是斷開(kāi)一個(gè)鍵所需的能量.
10.當(dāng)兩個(gè)原子共享一對(duì)電子時(shí)便形成單鍵，當(dāng)它們共享兩個(gè)電子對(duì)時(shí)便構(gòu)成雙鍵，而當(dāng)它們共享個(gè)電子對(duì)時(shí)便產(chǎn)生參健
11.一個(gè)雙鍵比兩個(gè)單鍵弱些，因?yàn)殡娮訉?duì)處在較為不利的位置上.雙鍵不能扭變.
12.一個(gè)叁鍵比三個(gè)單鍵更弱些，這種X-C-C一Y結(jié)構(gòu)是直線形的.
13.苯的穩(wěn)定性是由離城作用引起的，這種作用降低了電子電子的相斥作用，使分子采取一種平面六邊形的結(jié)構(gòu)，這種額外的穩(wěn)定性稱為離域穩(wěn)定作用(或共振穩(wěn)定作用).
14.離子鍵是非定向的，可導(dǎo)致形成龐大的聚集體.
15.共價(jià)鍵通常具有確定的方向，特定的幾何結(jié)構(gòu).
16.極性鍵屬于共價(jià)鍵，在這種鍵中電子為不均等的共享，結(jié)果在鍵中產(chǎn)生偶極矩.
17.原子對(duì)于共享電子對(duì)間的相對(duì)吸引力的大小以其電負(fù)性來(lái)衡量，有大的電負(fù)性的原子(在周期表右邊的那些原子)吸引電子的能力最強(qiáng)，并形成偶極的負(fù)端.
18，金屬是正離子在可流動(dòng)的電子海洋中的有序陣列.
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