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现代化学
世界是由物质组成的,从古到今,人们一直在不停地探索物质与物质结构的奥秘。
人类认识物质和物质微观世界的道路漫长且永无止境。
物质世界有许多处于不同层次上的系统,目前已知有从夸克、基本粒子、原子、分子、地球上的物体,到行星、恒星、星系、总星系
等,由微观领域到宏观领域乃至宇观领域。
自然界存在复杂而又多样的层次结构,物质系统的层次性深刻反映了系统之间的有序联系。
第一节物质和物质的组成
古希腊有个关于世界的物质组成的学说——四元素说。
这四种元素是土、气、水、火。
这种观点在相当长的一段时间内影响着人类科学的发展。
现在认为亚里士多德是系统提出这一学说的第一人。
他认为万物由四种元素——土、气、水、火组成,这四种元素是永恒存在的,同时认为这四种元素具有可被人感觉的两两对立的性质,进而推论世界上万物的本原乃是四种原始性质:
冷、热、干、湿,而元素则由这些原始性质依不同比例组合而成。
科学发展到今天,人们已经形成了比较完整的物质结构理论:
世间万物都是由原子组成,它们的差别仅在于组成物质时原子的种类、数目和结合方式的不同。
一、原子的组成
原子是极小的粒子,将1亿个原子一个挨一个排成一条直线也只有1cm长,即使是薄薄的一张纸,其厚度也要100万个原子排在一起才能达到。
拓展认知
1981年,IBM公司苏黎世研究实验室的宾尼(GerdBinnig)和罗雷尔(HeinrichRohrer)发明了扫描隧道显微镜,使得人类首次在大气及常温下观察到了原子。
扫描隧道显微镜利用电子隧道穿透效应工作。
将原子尺度的极细针尖和被研究物质的表面作为两个电极,当针尖与样品的距离非常接近时(通常小于1nm),在外加电场的作用下,电子会穿过两个电极之间的绝缘层流向另一电极,这种现象叫做隧道效应,产生的电流称为隧道电流。
隧道电流的强度对针尖与样品之间的距离非常敏感。
当针尖在样品l表面扫描时,控制针尖与样品之间的距离不变,针尖就会随样品表面的起伏而起伏,针尖的运动轨迹就呈现出样品表面的形貌,从而可分辨出单个原子和分子。
其放大倍数可达到100万倍。
原子虽然很小,但还可以再分。
原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。
原子核又由质子和中子组成。
质子带一个单位正电荷,中子不带电。
在任何一个原子中,质子所带的正电荷和电子所带的负电荷相等,所以原子不带电,是电中性的。
质子和中子的相对质量都
约为1(相对质量是指与C一12原子质量的1/12相比较所得的数值),电子非常轻,它的相对质量大约是1/1836,所以,原子的质量主要由质子数和中子数决定。
在任何一个原子中都有:
核电荷数(z)=核内质子数=核外电子数
质量数(A)=质子数(z)+中子数(N)
近一百年来,科学家们一直在探究原子内部的结构。
1897年,英国科学家汤姆逊在研究阴极射线的时候发现了电子。
他得出结论,阴极射线是由电子组成的。
1904年汤姆逊在此基础上,提出了一个原子模型。
他认为,原子是一个球体,正电荷均匀地分布在这个球体
之中,带等量负电荷的电子分散附着在这个球体之上,就像葡萄干镶嵌在蛋糕之上一样。
这就是所谓的“葡萄干蛋糕模型”。
这个模型在当时能够较好地解释原子的质量和电量分布的问题。
1909年,在对“d粒子轰击金箔”实验结果分析的基础上,卢瑟福提出了“原子的有核模型”,即原子内部存在着一个带正电荷的核心,它占据很小的空间,集中了几乎所有的原子质量;所有的电子在核外围绕核心运动,就像太阳系中的行星围绕着太阳这个核心运动
一样。
因此,卢瑟福的模型也形象地被称之为“行星系模型”。
根据这个模型,上述实验结果就很容易解释了。
丹麦物理学家玻尔很快发现“行星系模型”所存在的问题。
原子稳定存在、原子光谱是不连续光谱,这两个实验事实是卢瑟福模型无法解释的。
1913年,玻尔巧妙地将原子有核模型与普朗克的能量子假设结合起来,提出了“原子的量子化轨道模型”。
他认为,可以假定原子中的电子所具有的能量也满足量子化的条件,因此,它们只能在具有一定能量的特定轨道上运动而不能在任意轨道上运动。
电子在这些轨道上运动时,既不吸收能量也不辐射能量。
电子所处的轨道不同,则电子的能量也不一样。
离核较近的轨道,它的能量较低;离核较远的轨道,它的能量也较高。
这就是说,电子的能量是不连续的,是量子化的。
显然,由于电子在原子中稳定态的能量是分立的,那么由此所得光谱线的频率自然也是分立的。
利用玻尔的原子结构模型,能较好地解决原子的稳定性问题,并成功地解释原子光谱的许多事实,使得原子物理学与光谱学很好地结合起来。
量子力学发展以后,又有了更接近事实的“电子云模型”(1927—1935):
电子绕核运动形成一个带负电荷的云团,在一个确定的时刻不能精确测定电子的位置。
知识卡片
“量子”一词意指“一个量”或“一个离散的量”。
在日常生活范围里,我们已经习惯了这样的概念,即一个物体的性质,如它的大小、重量、颜色、温度、表面积以及运动,全都可以连续的方式变化着。
例如,在各种形状、大小与颜色的苹果之间并无显著的等级。
然而,在原子范围内,事情是极不相同的。
原子粒子的性质,如它们的运动、能量和自旋,并不总是显示出类似的连续变化,而是可以相差一些离散的量。
经典牛顿力学的一个假设是:
物质的性质是可以连续变化的。
当物理学家们发现这个观念在原子范围内失效时,他们不得不设计一种全新的力学体系一量子力学,以说明标志物质的原子特征的团粒性。
这样,量子理论就是导出量于力学的基础理论。
量子理论常常被誉为一种前所未有的最有成效的科学理论。
二、基本粒子的研究
人们常把比原子核小的物质单元,包括电子、中子、质子等粒子统称为基本粒子。
“基本”只是相对而言,不能把基本粒子看做是物质的最后、最简单元。
有很多事实已经表明基本粒子还有它的结构,科学家们只不过沿用这一传统的术语罢了。
1.奇妙的基本粒子家族
人类发现的第一个基本粒子是电子。
到1930年,人们还只知道基本粒子有电子、质子和光子三种。
中子发现后不久,美国物理学家安德孙在宇宙射线中发现了另外一种粒子——正电子。
它的质量和电荷的大小都与电子相同,但带相反符号的电荷,电子用e表示,正电子用e’表示。
现在人们把凡是质量、寿命等性质与一种粒子完全相同,但电荷却相反的粒子统称为这种粒子的反粒子。
比如正电子是电子的反粒子,反质子是质子的反粒子。
反粒子是基本粒子物理学中的一个重要的基本概念。
对于非放射性元素来说,它们的原子核是稳定的,这说明核力是很强的力。
日本物理学家汤川秀树为了说明核力的性质,于1935年曾预言过有一种传递核力的粒子——竹介子的存在。
经过一段曲折的过程后,1947年人们才在宇宙射线中发现了这种盯介子。
到这一年,
人们一共发现了’14种基本粒子,其中质子、中子和电子构成一切稳定的物质,光子是电磁力的传递者,竹介子是核力的传递者,各司其职。
另外,还有不少粒子,如反质子、反中子等都是先从理论上预言而后才在实验中发现的。
人们常把到这一时期发现的基本粒子称为第一代基本粒子。
1950年前后,人们又发现了许多与过去已知粒子的性质十分不同的粒子,它们有许多奇怪的特点,其中最古怪的一点就是“生得快,死得慢”。
这些粒子产生于高能粒子的碰撞中,碰撞经历的时间约为10以。
秒,而它们的平均寿命则有10一。
秒。
所以人们称这些粒子为奇异粒子,也称第二代基本粒子。
1960年前后,发现了大量的寿命非常短的粒子——共振态粒子,这些粒子的寿命竞可短到10以。
~1012。
秒。
它们的运动速度即使接近光速,在其寿命期内也只能跑10一。
~10一’cm的路程。
这样短的路程是无法直接测出来的。
人们把共振态粒子称为第三代基本粒子。
现已发现的共振态粒子多达几百种,它们成了基本粒子中的主要组成部分。
如此众多的基本粒子的性质是各不相同的,以下几种性质最为重要:
(1)在基本粒子大家族中,除了最轻的光子的质量为零外,其他各种粒子都具有一定的质量。
粒子的质量都是指它们静止时的质量。
(2)在已发现的数百种粒子中,除极少数是稳定的外,其他的都不稳定,它们在产生后的一定时间内自动转化成其他种类的粒子,就是说都具有一定的寿命。
大体上说,寿命在10一~10。
。
秒范围内的粒子都已算长命的了。
现在已知的寿命最短的粒子,其寿命约为10埘秒。
(3)除了不带电的中性粒子外,所有的粒子所带电荷都是电子电荷的整数倍。
(4)它们都像陀螺一样绕着自身的一根轴线快速自转。
自转的快慢用称为“自旋”的物理量来表示。
质量、寿命、电荷和自旋是基本粒子的最重要的性质。
2.基本粒子的相互作用
基本粒子间存在着多种相互作用。
所谓相互作用,从通俗的意义上来说就是“力。
”。
人们比较熟悉的有万有引力和电磁力。
由于基本粒子的质量极小,它们之间的引力常常可以忽略不计。
电磁力与万有引力不一样,它不但在宏观世界中起作用,而且在微观世界中也起作
用。
电磁力的作用范围很大,它和引力一样都属于长程力。
除了这两种相互作用之外,基本粒子之间还存在着强相互作用和弱相互作用,即存在着强力和弱力,这两种力都是短程力,强力的作用范围约为10。
’em,弱力的作用范围约为10。
’cm,即它们的力所能及的范围只分别相当于原子半径的十万分之一和千万分之一。
原子核内部质子和中子之间的作用力主要是强力。
正由于这种作用很强,所以能够使质子和中子结合而成原子核。
弱力则非常微弱,它不能把任何粒子束缚成一个稳定系统,甚至连构成一个不稳定的系统也做不到。
人们发现,弱力一般只表现在一些粒子发生衰变的过程中。
表4.1.1四种相互作用
到目前为止,人们已认识到物理世界存在着引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用这样四种相互作用(见表4.1.1)。
那么,这些相互作用之间有没有共同的起源、共同的本质呢?
从本世纪初开始,以爱因斯坦为代表的一些科学家致力于在理论上统一电磁场和引力场的工作。
美国的温伯格(StevenWeinberg)在1967年、巴基斯坦的萨拉姆(AbdusSalam)在1968年分别独立地提出了弱相互作用和电磁相互作用统一的理论。
这个理论除了可以解释已有的这两种相互作用的基本规律外,还给出了一系列新的预言,其中一些重要的结论已被后来的实验所证实。
弱相互作用和电磁相互作用能在理论上统一起来,那么,四种相互作用能否组成大统一理论呢?
这正是当代物理学家所关心的重大问题之一。
3.强子的内部结构
直接参与强相互作用的粒子统称为强子,它们占已发现的基本粒子总数的95%,最常见的强子是质子和中子。
原子和原子核有内部结构,强子(如质子、中子)是否也有内部结构呢?
近二十年来的实验提供了不少间接的证据,表明强子有其内部结构。
比如用高能电子轰击质子,发现轰击前后电子的飞行方向发生改变,从而证实了质子电荷是有一定分布的。
再比如种类众多的强子可以按它们的性质排列成一个有规则的表,与化学元素周期相似,这显然也是强子内部有某种结构的表现。
那么,组成强子的东西是什么呢?
最早探索这个问题的物理学家是日本的坂田昌一,他于1956年提出了强子的复合模型。
坂田认为,质子、中子和超子可以作为强子的三种基础粒子,所有的强子都是由这三种基础粒子与它们的反粒子构成的复合体。
尽管坂田模型在某些方面遇到了困难,但它却使基本粒
子有层次的观点具体化了,对基本粒子的结构研究起到了开创性作用。
1964年美国的盖尔曼(Mu~ayGeli-Mann)又提出了另外一个模型——“夸克模型”。
这个模型用具有一定的对称性质的上夸克(u)、下夸克(d)、奇异夸克(s)置换了坂田模型中的三种基础粒子,这样所有的强子都可以认为是由夸克u,d,s以及它们的反夸克集夸克(c)、底夸克(b)、顶夸克(t)所组成。
通常粒子的电荷总是基本电荷e的整数倍,但夸克却具有分数电荷,以此为线索,人们
可以去寻找自由夸克,即独立存在、不组成基本粒子的夸克。
自从夸克概念提出后,人们至今还未找到自由夸克。
很多人认为,这是夸克禁闭造成的。
正如带电粒子之间通过交换光子发生作用一样,夸克之间是通过交换“胶子”而发生作用。
与电磁相互作用不一样的是夸
克之间的距离变大时它们的作用也变大,所以就造成了夸克禁闭。
三、核外电子的运动和排布I
科学实验证明,化学变化是原子的结合与分离的过程,而原子的结合与分离是各核外电子变动的结果。
电子的质量很小(9.11x10。
。
kg),但它在原子核外运动速度却非常快(3×10。
m/s)。
电子的运动规律与宏观物体完全不同,不能同时准确测定电子在某一时刻的位置和运动速度,也无法描画它的运动轨迹,这就是“测不准原理”。
电子的运动情况必须用量子力学理论来表述。
原子核外电子的运动状态各不相同,例如碳原子核外有6个电子,其中2个能量较低,另外4个较高,这4个电子的运动状态也有区别。
如要分别描述
6个电子,可以用4个量子数。
1.主量子数n
主量子数描述核外电子离核的远近。
由近及远用正整数1,2,3,4,5,6,7(也可分别用K,L,M,N,0,P,Q)表示,n值越大,说明电子离核越远,能量越高。
这就好像把核外电子分为不同的电子层。
2.角量子数
角量子数描述电子出现的机会随空间角度变化的情况。
l是小于n的正整数,可以是0、l、2、……(n一1)等,相应的符号是s,p,d,f,例如:
l=0,用符号s表示;1=1,用符号p表示等。
当主量子数n相同时,l值越大,表示电子的能量越高,n和l所共同描述的电子状态也叫量子轨道(或原子轨道),简称轨道。
见表4.1.2。
原子轨道也可用图形表示,各种s轨道呈球形对称,即s电子在各种角度出现的机会是相等的,而p轨道呈哑铃型,即p电子只在沿第四章物质世界的结构层次某一轴的方向出现的机会最大(见图4.1.1)。
这些图形只表示原子轨道的大致轮廓,这对学习化学键知识是必要的。
d轨道和f轨道的图形很复杂,这里不做介绍。
图4.1.1s轨道和p轨道
3.磁量子数m
磁量子数表述电子运动时原子轨道在空间取向的不同,它是根据光谱线在磁场中发生分裂的现象而提出来的,如图4.1.1所示,p轨道按磁量子数不同可分为p:
,p,,p:
三种状态,即3种空间取向。
磁量子数m可以等于0,±1,±2……±l。
例如1=2,d轨道,m=2,1,0,一1,一2,这代表d轨道有5种空间取向。
4.自旋量子数m。
自旋量子数描述电子自旋运动的状态,电子绕原子核旋转运动的同时,还有它的自旋运动,自选有顺时针和逆时针之分,相应的自旋量子数m。
分别用+1/2和一1/2表示。
这4个量子数的物理含义及数值之间的相互关系都是量子力学在处理波动方程时求解得到的,并有物理和化学的实验依据,这些结论可以作为表述电子运动状态的符号。
四、元素的性质和元素周期律
我们周围的世界里,物质的种类非常多,已超过三千万种。
但是,组成这些物质的元素并不多。
到目前为止,自然界已发现及人造的元素共有一百多种。
1.元素
元素可以分为金属和非金属两类。
约有1/5的元素是非金属,4/5是金属。
不同的物质,组成不同。
地壳是由沙、黏土、岩石等组成,其中含量最多的元素是氧,其他元素含量从高到低依次是硅、铝、铁和钙等。
海洋中含量最多的元素也是氧,其次是氢,这两种元素约占海水总量的96.5%。
太阳上最丰富的元素是氢,其次是氦,还有碳、氮、氧和多种金属兀素。
组成人体的元素中含量最多的是氧,其次是碳、氢、氮。
人体的组成与海水很接近,这也许是“海洋是一切生命的发源地”的一种证明。
2.元素周期律
元素性质随着元素原子序数的递增而呈周期性变化的规律叫做元素周期律。
根据元素周期律,把电子层数目相同的各元素,按原子序数递增的顺序从左到右排成横行,再把不同横行中最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上而下排列成纵行,就可以得到元素周期表。
具有相同的电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列的一个横行称为一个周期。
周期的序数就是该周期元素具有的电子层数。
元素周期表有七个周期。
除第一周期只有氢和氦,第七周期尚未填满外,每一周期的元素都是从最外层电子数为l的碱金属元素开始,逐渐过
渡到最外层电子数为7的卤族元素,最后以最外层电子数为8的稀有气体元素结束。
前三周期含有的元素较少,称为短周期;后三周含有的元素较多,称为长周期;最后一个周期还没排完,称为不完全周期。
第六周期中,57号元素镧(La)到71号元素镥(Lu),共15种元素,它们原子的电子层结构和性质十分相似,总称镧系元素。
第七周期中,89号元素锕(Ac)到103号元素铹(Lr),共15种元素,它们原子的电子层结构和性质也十分相似,总称锕系元素。
为了使元素周期表的结构紧凑,将全体镧系元素和锕系元素分别按照周期各放在同一个格内,并按原子序数递增的顺序,把它们分两行另列在表的下方。
在锕系元素92号元素铀(u)以后的各种元素,多数是人工核反应制得的,这些元素又叫做超铀元素。
周期表有18个纵行。
除第8、9、10三个纵行叫做第Ⅷ族外,其余15个纵行,每个纵行标作一族。
族又有主族和副族之分,由短周期元素和长周期元素共同组成的族称为主族;完全由长周期元素组成的族称为副族。
主族元素在族序数(完全用罗马数字表示)后标字
母A,如IA、ⅡA·…··副族元素在族序数后面标字母B,如IB、ⅡB……主族及IB、ⅡB副族元素的族序号就是最外层电子数。
稀有气体在周期表最右方第18纵行,除氦外,其他元素的原子最外层都是8电子稳定结构,化学性质非常不活泼,在通常情况下难以与其他物质发生化学反应,故称为稀有气体或惰性气体,把它们的化合价看做为O,因而叫做0族。
3.元素性质
元素的性质随原子序数的递增呈周期性的变化。
同一周期内元素性质依次递变,若将原子半径变化对照原子序数的变化,会发现原子半径的变化有明显的周期性。
如第二周期的锂、铍、硼、碳、氮、.氧、氟,或第三周期的钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯,原子半径在一\
周期内从左至右递减。
位于周期表里第一纵行的IA族元素里,锂、钠、钾、铷、铯的原子半径在同周期元素中都是最大的,而ⅦA族元素氟、氯、溴、碘则相对是最小的。
同一周期元素,从左至右,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
元素的金属性的强弱,可以从它的单质跟水(或酸)反应置换出氢的难易程度以及最高价氧化物的水化物——氢氧化物的强弱来判断。
元素的非金属性强弱,可以从它的最高价氧化物的水化物的酸性强弱,生成气态氢化物的难易程度及其稳定性来判断。
如第三周期元素从钠到氯,金属性递减,非金属性递增,它们的氢氧化物碱性递减,对应的含氧酸的酸性递增。
同族元素性质呈现相似性,例如,IA族的锂、钠、钾、铷、铯都是活泼金属,而ⅦA族元素氟、氯、溴、碘都是比较活泼的非金属。
元素性质、原子结构、元素周期表中的位置三者是密切相关的,可以相互推导和验证,从而为全面认识和了解元素的性质提供方便。
第二节物质性质和物质结构
黄金是贵重物品,但要想得到真正的黄金,光靠一双慧眼还不够,因为“愚人金”会让你一叶障目。
“愚人金”的矿物学名称为黄铁矿,化学成分FeS:
,颜色为淡金黄色,乍一看颇似黄金。
如何识别“愚人金”和真正的黄金呢?
只要拿它在不带釉的白瓷板上一划.一看划出的条痕(即留在白瓷板上的粉末),就会真假分明了。
金矿的条痕是金黄色的,黄铁矿的条痕是绿黑色的。
另外,用手掂一下.手感特别重的是黄金,因为自然金的比重是15.6~18.3,而黄铁矿只有4.9~5.2。
物质的种类繁多,组成元素却只有一百多种,如此少的元素种类怎样构成那么多千差万别的物质呢?
为什么物质的性质不同?
通常物质除稀有气体外,都不是以单原子的形式出现。
由于不同元素的原子结构不同,结合在一起的方式也就不同。
一、化学键与晶体结构
氢分子是由氢原子构成的,要使氢分子分解成氢原子需要加热到2000℃,但它的分解率仍不到1%。
这就说明在氢分子中的氢原子之间存在着强烈的相互作用,实验测得如果要破坏这种作用就需要消耗436kJ/mol的能量。
这种强烈的相互作用不仅存在于直接相邻的两个原子之间,也存在于非直接相邻的多个原子之间。
但前一种的相互作用比较强烈,破坏它要消耗很多的能量,是原子结合在一起的主要因素。
相邻原子间强烈的相互作用称为化学键。
物质的性质主要取决于化学键的类型。
化学键主要有离子键、共价键、金属键三种类型。
1.离子键与离子化合物
氯化钠(NaCl)是食盐的主要成分。
金属钠在氯气中燃烧就可以生成氯化钠。
钠原子和氯原子之间是怎样结合的呢?
当钠原子与氯原子相遇时,钠原子失去最外层的1个电子,成为钠离子(Na’):
氯原子得到了钠失去的这个电子,成为氯离子(cl一)。
阴阳离子通过静电作用结合到一起,就形成了氯化钠。
像氯化钠这样,使阴、阳离子结合成化合物的静电作用,叫做离子键。
氯化钠晶体实际上就是由Na’和cl一相间堆砌而成。
按Na’和cl一半径比例大小,它们最活泼金属(如IA、ⅡA的钾、钙、钠、镁等)原子容易失去最外层的电子,而活泼的非金属(如ⅥA、ⅦA的氧、氟、氯等)原子容易结合电子,当它们在一定条件下发生反应时,通常形成离子键。
强碱和大多数盐类都是离子化合物。
阴阳离子间的静电作用力是很强的,要使离子键破坏需要很多能量。
离子化合物有其自身的特点:
室温下离子化合物多呈固态,且硬而脆;大多数有较高的熔点和沸点,如NaCl的熔点是801℃,Mg0的熔点是2852~C;大多数离子化合物易溶于水,其水溶液或熔融状
态的离子化合物中离子可以自由移动,可以导电,离子化合物在固态时虽然有阴阳离子,但不能自由移动,因此不能导电。
在生活、生产中经常用到离子化合物。
除上面提到的食盐(主要成分是NaCI),还有加碘盐中用到的(KIO,)等添加物,制皂工业中用的苏打(又名纯碱,主要成分Na2CO,),制卤菜用的亚硝酸钠(NaNO:
),医院做消化道x射线检查时用的钡餐(BaSO。
)等;工业上用来制镜子和热水瓶胆的硝酸银(AgNO,),烧制石灰用石灰石(主要成分CaCO,),纺织染色工艺生产用的硫酸锌(ZnSO。
)等;农业方面用于人工降雨的碘化银(AgI),用作肥料的硝酸铵(NH4N03)、碳酸氢铵(NH。
HCO,)等都是离子化合物。
2.共价键与共价化合物
氢气(Hz)在氯气(cl:
)中燃烧就可以化合成氯化氢(HCl)分子,HCl溶于水就制得盐酸,工业上长期用这种方法制备盐酸。
氢原子和氯原子都不愿意失去电子,但又都希望得到电子实现稳定结构,于是共用一对电子,形成HCl。
像这样,两个原子共有成对价电子的结合力称为共价键。
两个原子核之间保持一定的距离,这个距离就是共价键的键长,用短线“~”表示两个原子各提供一个电子形成了共价单键,如HCl分子可写成H—cl。
如果两个原子各有2个或3个未成对电子,则可以两两配对形成双键或三键,表示为“一”或“兰”,如O:
分子和N:
分子可以写成0—0和N三N。
同种或不同种非金属元素形成化合物(或单质)时易于形成共价键(稀有气体元素除外)。
由共价键形成的共价分子有单质(如H:
、Fz、C12、O,等)和化合物(如CO:
、H:
O、HCl、NH,等)。
共价键具有以下性质:
(1)饱和性由于各类原子都有自己确定的不成对电子数,因此它们的共价键数目也是一定的。
例如H、cl等都是1价,O、s等可以是2价,N是3价,C为4价。
(2)方向性由于p电子云、d电子云形状不同,电子在不同角度出现的几率不同,而原子在形成共价键化合物时,总在电子出现机会最多的方向形成共价键,而使各共价键之间有一定的夹角,如在水分子中两个0~H键的夹角为104。
40’,而NH。
分子中N—H键的夹
角为107。
18’。
(3)极性共价键有非极性共价键和极性共价键两种类型。
在Hz分子中,两个成键的H原子对共用电子对的吸引能力是相等的,共用电子对不偏向任何一个原子,成键原子不显电性。
在HCl分子中,由于Cl原子吸引电子的能力大于H原子,H—Cl键的共用电子对就偏向于Cl原子的一端,则cl原子一端显负电性,H原子一端显正
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