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3.3 化学键与分子间力及高分子材料

3.3.1 化学键

化学键:原子结合态中相邻原子间较强烈的相互作用。

键能:衡量原子间作用力的大小,其数值在125kJ至900kJ/mol之间。

分类:离子键与共价键为主要两大类,其中金属键和配位键是特殊类型的共价键。

3.3.1.1 离子键

当活泼金属与活泼非金属元素原子相互接近时,前者失电子成正离子,后者得电子成负离子。正、负离子通过静电相互作用形成离子型化合物。由正、负离子之间的静电引力形成的化学键即称为离子键。

特点:由正、负离子构成;本质是静电引力;电负性差值越大,离子性越强;无方向性和饱和性。

3.3.1.2 共价键

共价键是两个原子共享成键电子对而形成的。成键电子对可由两个原子共同提供,也可由一个原子单独提供(后者常称为配位键)。

相关理论:电子配对理论、杂化轨道理论、分子轨道理论、价键理论及价层电子对互斥理论等(工科化学中一般不作深入探讨)。

特点:具有饱和性和方向性;共价单键的最大数目等于原子的未配对电子数。

3.3.1.3 分子的空间构型与杂化轨道理论

分子的空间构型指共价型分子中各原子在空间的排列所构成的几何形状。

杂化轨道理论:为解释各种分子不同空间构型而提出。杂化指形成多原子分子过程中,若干能量相近的原子轨道混合成数目相同的能量完全相同的新轨道。

杂化轨道类型:sp、sp²、sp³等,根据参与杂化的原子轨道类型及数量而定。

等性杂化与不等性杂化:杂化轨道完全相同时为等性杂化;若杂化轨道的能量、成分、形状不同则为不等性杂化。

3.3.1.4 化学键的离子性与共价性

大多数物质同时具有离子键和共价键的双重性质。同种元素不同价态的离子,其离子性随价态变化而有所差异。

3.3.2 分子间作用力

分子间作用力指分子与分子之间的作用力,对分子晶体物质的熔沸点有影响。

下一节将探讨分子间作用力的具体类型及其对物质性质的影响。