資源簡介

(共49張PPT)
2.3.1 離子鍵、配位鍵與金屬鍵
學習目標定位
1、知道離子鍵的形成、概念、實質及特征。
2、會分析離子鍵對離子化合物性質的影響。
3、知道配位鍵、配合物的概念，學會配位鍵的判斷方法，會分析配合物的組成與應用。
4、知道金屬鍵的概念及其實質，能夠用金屬鍵理論解釋金屬的物理特性。
一、離子鍵
1、概念：
陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學鍵，其成鍵微粒是陰離子和陽離子。
一般而言，電負性較大的非金屬元素的原子容易獲得電子形成陰離子，電負性較小的金屬元素的原子容易失去價電子形成陽離子。
當這兩種原子相互接近到一定程度時，容易發生電子得、失而形成陰、陽離子。
如：Na 在 Cl2 中燃燒可以生成 NaCl，反應過程中，鈉失去電子形成 Na+ ，氯原子得電子形成 Cl－， Na+ 與 Cl－ 通過靜電作用形成離子鍵，構成穩定化合物 NaCl。
一、離子鍵
2、條件：
一、離子鍵
3、存在：
離子鍵存在于離子化合物中：大多數鹽、強堿、活潑金屬氧化物(過氧化物如Na2O2、氫化物如 NaH )和銨鹽等。
4、實質：
離子鍵實質是陰、陽離子間的靜電作用，當靜電作用中同時存在的吸引力和排斥力達到平衡時，體系的能量最低，形成穩定的離子化合物。
成鍵原子所屬元素電負性差值越大，原子之間越容易得失電子而形成離子鍵。
一、離子鍵
5、影響離子鍵強弱的因素：
離子電荷、離子半徑是影響離子鍵強弱的重要因素。陰、陽離子所帶的電荷越多，離子半徑越小(核間距越小)，靜電作用越強，離子鍵越強。
離子鍵越強，離子化合物的熔、沸點越高。
6、離子鍵的特征：
(1)無方向性：離子鍵的實質是靜電作用，離子的電荷分布通常被看成是球形對稱的，因此一種離子對帶異性電荷離子的吸引作用與其所處的方向無關。
r2
q+q-
F = k
一、離子鍵
6、離子鍵的特征：
(2)無飽和性：在離子化合物中，每個離子周圍最鄰近的帶異性電荷離子數目的多少，取決于陰、陽離子的相對大小。只要空間條件允許，陽離子將吸引盡可能多的陰離子排列在其周圍，陰離子也將吸引盡可能多的陽離子排列在其周圍。
空間條件：陽離子與陰離子的半徑比。
CsCl
NaCl的晶體結構示意圖
Cl-
Na+
CsCl的晶體結構示意圖
歸納總結
(1)離子化合物中一定有離子鍵，可能還有共價鍵。簡單離子組成的離子化合物中只有離子鍵；復雜離子(原子團)組成的離子化合物中既有離子鍵又有共價鍵，既可能是極性共價鍵，也可能是非極性共價鍵。例如：
①只含有離子鍵：MgO、NaCl、MgCl2等；
②含有極性共價鍵和離子鍵：NaOH、NH4Cl、Na2SO4等；
③含有非極性共價鍵和離子鍵：Na2O2、CaC2等。
(2)共價化合物中只有共價鍵，一定沒有離子鍵。如HCl、CO2、CH4等。
(3)非金屬元素之間也可以形成離子鍵，如NH4Cl；共價化合物不一定都由非金屬元素組成，如AlCl3。
拓展視野（魯科版P63）
拓展視野（魯科版P63）
判斷正誤
(1)離子鍵是陰、陽離子間的靜電引力(　　)
(2)含離子鍵的化合物一定是離子化合物(　　)
(3)離子鍵無飽和性和方向性，故一種離子周圍可以吸引任意多個帶異性電荷的離子(　　)
(4)全部由非金屬元素組成的化合物中一定不存在離子鍵(　　)
(5)任何離子鍵在形成過程中必定有電子的得失(　　)
(6)離子化合物中一定不存在共價鍵(　　)
(7)金屬元素和非金屬元素之間一定形成離子鍵(　　)
×
√
×
×
×
×
×
跟蹤強化
1、下列有關離子鍵的特征的敘述中正確的是(　　)
A．一種離子對帶異性電荷離子的吸引作用與其所處的方向無關，故離子鍵無方向性
B．因為離子鍵無方向性，故陰、陽離子的排列是沒有規律的、隨意的
C．因為氯化鈉的化學式是NaCl，故每個Na＋周圍吸引一個Cl－
D．因為離子鍵無飽和性，故一種離子周圍可以吸引任意多個帶異性電荷的離子
A
跟蹤強化
3.(1)下列五種物質：①He?、贑O2?、跱aBr?、躈a2O2　⑤Na2CO3。
只含共價鍵的是____(填序號，下同)；只含離子鍵的是____；既含極性共價鍵又含離子鍵的是___；既含非極性共價鍵又含離子鍵是____；不存在化學鍵的是____。
(2)在下列變化中：①NaHSO4熔化　②HCl溶于水 ③NaBr溶于水?、躀2升華　⑤NH4Cl受熱。
未發生化學鍵破壞的是____；僅發生離子鍵破壞的是_____；僅發生共價鍵破壞的是____；既發生離子鍵破壞又發生共價鍵破壞的是____。
②
③
⑤
④
①
④
①③
②
⑤
二、金屬鍵
金屬元素的電負性和電離能較小，金屬原子的價電子容易脫離原子核的束縛，成為“自由電子”，在金屬原子失去電子所形成的陽離子之間“自由”運動。與陽離子相互作用使得體系能量降低。
1. 概念：金屬中金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈相互作用。
2. 本質：電性作用。
3. 特征：
(1)金屬鍵沒有共價鍵所具有的飽和性和方向性。
(2)金屬鍵中的電子在整個三維空間運動，屬于整塊固態金屬。
二、金屬鍵
4. 金屬鍵與金屬性質：
(1)金屬不透明，具有金屬光澤
當可見光照射到金屬表面上時，固態金屬中的“自由電子”能夠吸收所有頻率的光并很快放出，使得金屬不透明并具有金屬光澤。
二、金屬鍵
4. 金屬鍵與金屬性質：
(2)金屬具有良好的延展性
金屬鍵沒有方向性，當金屬受到外力作用時，金屬原子間發生相對滑動而不會破壞金屬鍵，金屬發生形變但不會斷裂，故金屬具有良好的延展性。
二、金屬鍵
4. 金屬鍵與金屬性質：
(3)金屬具有良好的導電性
金屬內部自由電子的運動不具有方向性，在外加電場的作用下，金屬晶體中的“自由電子”發生定向移動而形成電流，使金屬表現出導電性。
(4)金屬具有良好的導熱性
當金屬中有溫度差時，通過不停運動著的“自由電子”與金屬陽離子間的碰撞，把能量由高溫處傳向低溫處，使整塊金屬表現出導熱性。
二、金屬鍵
5. 影響金屬鍵強弱的因素：
(1)金屬的原子半徑、單位體積內自由電子的數目等。一般而言，金屬元素的原子半徑越小，單位體積內自由電子的數目越多，金屬鍵越強。
(2)金屬鍵越強，金屬的熔點(沸點)越高，硬度一般也越大。
Na Mg Al Cr
原子價電子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1
原子半徑/pm 186 160 143.1 124.9
1 mol金屬固體完全氣化吸收的熱量/kJ·mol－1 108.4 146.4 326.4 397.5
熔點/℃ 97.5 650 660 1 900
魯科版
魯科版
判斷正誤
(1)金屬具有光澤與金屬中有“自由電子”有關(　　)
(2)能導電的單質一定是金屬單質(　　)
(3)金屬單質中均含有金屬鍵，常溫下均為固體(　　)
(4)金屬鍵是金屬陽離子與“自由電子”間的相互作用(　　)
(5)金屬導電是因為在外加電場作用下產生“自由電子”(　　)
×
√
×
√
×
跟蹤強化
5、下列關于金屬鍵的敘述中，不正確的是(　　)
A．金屬鍵是金屬陽離子和自由電子這兩種帶異性電荷的微粒間的強烈相互作用，其實質與離子鍵類似，也是一種電性作用
B．金屬鍵可以看作是許多原子共用許多電子所形成的強烈的相互作用，所以與共價鍵類似，也有方向性和飽和性
C．金屬鍵是帶異性電荷的金屬陽離子和自由電子間的相互作用，故金屬鍵無飽和性和方向性
D．構成金屬鍵的自由電子在整個金屬內部的三維空間中做自由運動
B
三、配位鍵
三、配位鍵
相同陰離子的溶液對照：藍色不是由這些陰離子導致的
共性：都有Cu2+是否意味著Cu2+是藍色的？
K2SO4溶液
NaCl溶液
三、配位鍵
理論解釋：Cu2+與水結合顯藍色
白色
黑色
固態二價銅鹽不一定顯藍色
Cu2+在水溶液中 常顯藍色
CuSO4·5H2O晶體
CuCl2·2H2O晶體
CuSO4
CuCl2
三、配位鍵
【信 息】Cu2+ + 4H2O = [Cu(H2O)4]2＋（藍色）。
（電子對接受體）空軌道 孤電子對（電子對給予體）
配位鍵
三、配位鍵
1. 用電子式表示NH3、NH4+的形成
(1)N 原子與 H 原子以共價鍵結合成 NH3 分子：
(2)NH3 分子與H＋結合成 NH4+：
(1)中共價鍵的形成與(2)相比較不同點：(2)中形成共價鍵時，N 原子一方提供孤對電子，H＋提供空軌道。氨分子中孤對電子與 H+ 空軌道重疊，使孤對電子主要在重疊區域內運動，電子對兩者共用，從而形成新的化學鍵，叫作配位鍵。
三、配位鍵
1. 定義：
成鍵原子一方提供孤對電子，另一方提供空軌道形成的共價鍵叫作配位鍵。
2. 表示：
配位鍵常用A→B表示，其中A提供孤對電子，B具有接受孤對電子的空軌道。(P64)
3. 與共價鍵在形成過程上的主要不同：
配位鍵的共用電子對是由某個原子提供的，共價鍵的共用電子對是成鍵原子雙方共同提供的。
三、配位鍵
4. 配合物：
由金屬的原子或離子(有空軌道)與含有孤電子對的分子(如NH3、H2O)或離子(如Cl－、OH－)通過配位鍵構成的，一般來說，組成中含有配位鍵的物質稱為配位化合物，簡稱配合物。
【實驗】配合物的配制（課本P66配合物的應用）
5. 舉例：(1)在盛有2 mL 0.1 mol·L－1的CuSO4溶液中，逐滴加入過量的濃氨水，觀察到的現象是先生成藍色沉淀，繼續加氨水，沉淀溶解，最后變為藍色透明溶液。
①Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH4+；
②Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。
三、配位鍵
5. 舉例：
(2)分析：分析[Cu(NH3)4]2＋(配離子)的形成：氨分子中氮原子的孤對電子進入Cu2＋的空軌道，Cu2＋與NH3分子中的氮原子通過共用氮原子提供的孤對電子形成配位鍵。配離子[Cu(NH3)4]2＋可表示為(如圖所示)。
[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH 等均為配合物。
三、配位鍵
三、配位鍵
【實驗】配合物的配制（課本P66配合物的應用）
三、配位鍵
【實驗】配合物的配制（課本P66配合物的應用）
三、配位鍵
【實驗】配合物的配制（課本P66配合物的應用）
三、配位鍵
【實驗】配合物的配制（課本P66配合物的應用）
三、配位鍵
6. 配合物的組成：
配合物 [Cu(NH3)4]SO4 的組成如下圖所示：
(1)中心原子或離子：提供空軌道，如 Fe、Ni、Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等，常見的是過渡金屬的原子或離子。
(2)配位體：提供孤對電子的陰離子或分子。
①分子：如 H2O、NH3、CO、醇 等；
②陰離子：如 X－(F－、Cl－、Br－、I－)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－等。
單齒配體
多齒配體（螯合物）
三、配位鍵
6. 配合物的組成：
配合物 [Cu(NH3)4]SO4 的組成如下圖所示：
(3)配位數：直接與中心原子配位的原子或離子數目。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位數為 6 。
(4)配離子的電荷數：等于中心原子或離子和配位體總電荷數的代數和，如[Co(NH3)5Cl]n＋中的 n＝2 。
(5)內界和外界：配合物分為內界和外界，其中配離子稱為內界，與內界發生電性匹配的陽離子或陰離子稱為外界，外界和內界以離子鍵相結合。
三、配位鍵
7. 配位鍵形成條件：
(1)成鍵原子一方能提供孤對電子。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；離子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
(2)成鍵原子另一方能提供空軌道。如H＋、Al3＋、B及過渡金屬的原子或離子。
8. 配合物溶于水的電離情況：
配合物中外界離子能電離出來，而內界離子不能電離出來，通過實驗及其數據可以確定內界和外界離子的個數，從而可以確定其配離子、中心離子和配位體。
三、配位鍵
9. 常見配離子的組成
配離子 中心離子 配體 配位數
[Cu(H2O)4]2＋ Cu2＋ H2O 4
[Cu(NH3)4]2＋ Cu2＋ NH3 4
[Ag(NH3)2]＋ Ag＋ NH3 2
Fe(SCN)3 Fe3＋ SCN－ 3
Fe(CO)5 Fe CO 5
[Fe(CN)6]3－ Fe3＋ CN－ 6
三、配位鍵
10. 配合物的應用
(1)用于物質的檢驗，如Fe3＋的檢驗；
(2)用于制備物質，如制銀鏡；
(3)生命體中，許多酶與金屬離子的配合物有關；
(4)科學研究和生產實踐：進行溶解、沉淀或萃取等操作來達到分離提純、分析檢測等目的。
拓展（蘇教版）
拓展（人教版）
判斷正誤
(1)任意兩個原子都能形成配位鍵(　　)
(2)配位鍵和共價鍵沒有本質區別(　　)
(3)配位鍵是一種電性作用(　　)
(4)配合物都有顏色(　　)
(5)形成配位鍵可增強配合物的穩定性(　　)
(6)配合物中只存在共價鍵(　　)
(7)外界條件的變化不會影響配合物的存在形式(　　)
×
√
√
×
√
×
×
深度思考
2.配合物的中心原子一定是金屬離子或原子嗎？
不一定。少數高氧化態的非金屬元素硼、硅、磷等，也可以作為配合物的中心原子，如Na[BF4]、Na2[SiF6]和NH4[PF6]等。
3.含有配位鍵的化合物一定是配合物嗎？
配合物是專指一類含有配位鍵的結構復雜的化合物，中心原子上至少有兩個配
位原子，而 中盡管都含有配位鍵，
但它們的結構相對簡單，不具備配合物的結構特征，故均不能看作是配合物。
跟蹤強化
2、向下列配合物的水溶液中加入AgNO3 溶液不能生成AgCl沉淀的是 (　　)
A．[Co(NH3)4Cl2]Cl B．[Co(NH3)3Cl3]
C．[Co(NH3)6]Cl3 D．[Co(NH3)5Cl]Cl2
3.配合物氯化鉻(CrCl3·6H2O)配位數為6，0.01 mol該物質在水溶液中用過量的AgNO3處理，產生0.01 mol AgCl沉淀，則該配合物化學式可表示為
_____________________。
B
[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
跟蹤強化
3、向盛有硫酸銅溶液的試管中滴加濃氨水，先生成難溶物，繼續滴加濃氨水，難溶物溶解，得到藍色透明溶液。下列對此現象的說法正確的是(　　)
A．反應后溶液中不存在任何沉淀，所以反應前后Cu2＋的濃度不變
B．沉淀溶解后，生成藍色的配離子[Cu(NH3)4]2＋
C．配位化合物中只有配位鍵
D．在配離子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤對電子，NH3提供空軌道
B
跟蹤強化
4、已知 Co(Ⅲ) 的八面體配合物的化學式為CoClm·nNH3，若1 mol配合物與AgNO3溶液反應生成1 mol AgCl 沉淀，則 m、n 的值是 (　　)
A．m＝1，n＝5 B．m＝3，n＝4
C．m＝5，n＝1 D．m＝4，n＝5
B

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