第四章 金属金属多重键
《金属和金属键》课件
航空航天
金属如钛、铝等在航空 航天领域广泛应用，用 于制造飞机、火箭和卫
星等。
石油化工
金属如镍、铬等在石油 化工领域用于制造催化 剂、反应器和管道等。
电力能源
金属如铜、铝等在电力 能源领域用于制造电线 、电缆和太阳能电池板
等。
金属在生活中的应用
家居用品
金属如铝、铜和不锈钢等在家 庭生活中用于制作炊具、餐具
金属原子失去部分外层电子，形成正离子。
电子填充空位
其他金属原子的外层电子填充到留下的空位中，形成金属键。
金属键的形成条件
金属原子半径较小，电子密度较高，有利于形成稳定的金属键。
金属键的特点
方向性
饱和性
金属键的形成具有方向性，因为金属原子 失去价电子后，留下的空位只能被特定方 向的电子填充。
金属键具有饱和性，因为每个金属原子只 能失去有限的外层电子，形成一定数量的 金属键。
和家居装饰等。
电子产品
金属如金、银和铜等在电子产 品中用于制作电路板、连接器 和外壳等。
交通工具
金属如钢铁、铝和镁等在交通 工具中用于制造汽车、火车和 飞机等。
医疗器械
金属如钛、不锈钢和镍钛合金 等在医疗器械中用于制造人工 关节、牙科植入物和手术器械
等。
金属在科技中的应用
科学研究
金属在化学、物理和生物学等科学研 究中广泛应用，用于制造实验设备和 仪器等。
金属的分类
总结词
金属可以根据其性质、用途和来源进行分类。
详细描述
根据性质，金属可以分为轻金属和重金属、过渡金属和非过渡金属等；根据用 途，金属可以分为结构金属、功能金属等；根据来源，金属可以分为原生金属 、再生金属等。
金属的性质
金属键
(1) 离子极化的一般规律
对于阳离子来说，极化作用应占主要地位，而对阴 离子来说，变形性应占主要地位。 化 学 键 与 分 子 结 构
① 电荷高的阳离子有强的极化作用。 ② 对于不同电子层的阳离子，18或18＋2电子层以及氦
型的离子如Ag+，Pb2＋，Li＋等 > 9-17电子层的离子 如Fe2+，Ni2+等 > 8电子层离子如Na+，Mg2+。
ABC ABC 形式的堆积， 为什么是面心立方堆积？ 我们来加以说明。 化 学 键 与 分 子 结 构 C B A
这两种堆积都是最紧密堆积，空间利用率为 74.05%。 还有一种空间利用率稍低的堆积方式，立方体心堆积：立 方体 8个顶点上的球互不相切，但均与体心位置上的球相切。 化 学 键 与 分 子 结 构 配位数 8 ，空间利用率为 68.02% 。
的稀有气体型离子大得多。如Ag+ > K+； Hg2+ > Ca2+。
化 学 键 与 分 子 结 构
② 对于电子层结构相同的离子来说，正电荷越高的阳离子
变形性越小。O2- > F- > Ne > Na+ > Mg2+ > Al3+ > Si4+。
③ 对于电子层结构相似的离子来说，电子层数越多（或半
径越大），变形性越大。Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+； F- < Cl- < Br- < I-。
Li晶体中，n 个2s轨道组成 n 条分子轨道。这 n 条分子 轨道之间能量差小，电子跃迁所需能量小。这些能量相近 的能级组成能带。 能带的能量范围很宽，有时可达数百 化 学 能带如下图所示 键 与 Li晶体的 n 个 2s 轨道，形成 n个Li金属的分子轨道 — 分 子 2s 能带。 结 构 …….. kJ∙mol－1。
金属键 金属晶体
单位：kJ/mol
观察下表，思考金属的原子化热与什么因素有 关，其可能会影响金属的什么性质？
金属 原子外围电子排布 原子半径/pm 原子化热/kJ· mol-1 熔点/℃ Na 3s1 186 108.4 97.5 Mg 3s2 160 146.4 650 Al 3s23p1 143.1 326.4 660 Cr 3d54s1 124.9 397.5 1900
金属的特点
①常温下，单质都是固体，汞(Hg)除外； ②大多数金属呈银白色，有金属光泽，但 金(Au) 黄 红 色， ——色，铜(Cu)—— 蓝白 色。 铋(Bi)—— 色，铅(Pb)—— 微红
影响金属键的因素
有的金属软如蜡,有的金属硬如钢;有的金属熔点低, 有的金属熔点高,为什么? 金属键的强弱可用金属的原子化热来衡量。 金属的原子化热是指： 1mol金属固体完全气 化成相互远离的气态原子时吸收的能量。
配位数：8 空间占有率：
68.02%
密置层：3个小球形成一个三角形空隙，两种空隙。 一种： △ 另一种： ▽
密置堆积
第一层 ：
第二层 ： 对第一层来讲最紧密的堆积方式是将球对准1，3，5 位。 ( 或对准 2，4，6 位，其情形是一样的 )
1 6 5
2
3 4 6 5 4 A B
1
2
3
关键是第三层，对第一、二层来说，第三层可以有两种最紧密的堆积方式。
体心 立方
面心 立方
六方堆积
理解金属晶体中原 子的堆积方式
立方堆积
体心立方堆积
六方堆积
面心立方堆积
钋 型
钾 型
镁 型
铜 型
金属晶体的空间利用率
空间利用率=
晶胞中原子的体积
第四章(2) 分子结构与价键理论
合成能量、形状和方向于原来不同的新的原子轨道，形成
新的价电子轨道—杂化轨道。
轨道杂化具有如下特性： （1）只有能量相近的轨道才能相互杂化。 （2）杂化轨道的成键能力大于未杂化的轨道。 （3）参加杂化的原子轨道的数目于形成的杂化轨道的 数目相同。 （4）不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同。
(1) sp杂化
由1个ns轨道与1个np轨道杂化而成,键角为
180°，为直线型
Be：2s2
2s 2p
BeH2的空间构型为直线形
H Be H
2s
2p
2p
激发 2s
sp杂化
sp
Be采用sp杂化生成BeH2
(2) sp2杂化
由1个ns轨道与2个np轨道杂化而成，键角 为120゜，为平面三角形。例如BF3
② 离子的半径(晶体类型相同时) R↑，U↓ 例：U(MgO)>U(CaO)
③ 晶体的结构类型
④ 离子电子层结构类型
4.6 共价键
1. 共价键的形成
氢分子的形成：
··
H ·＋ ·H → H H H﹣H（结构式）
共价键特点： 共用电子对不偏移，成键原子不显电性
氯化氢分子的形成：
H ·＋
·C····l：→ H
第四章 物质结构基础
（2）化学键与晶体结构
主讲教师：艾华林
化学键：分子中相邻原子间强力的相互作用力。
❖ 化学键的类型：离子键 共价键 金属键
分子间力：分子与分子间的相互作用力。
❖ 分子间力的类型：范德华力 氢键
4.5 离子键
1、离子键的形成和特点 2、离子键的结构 3、离子键的强度
4.5.1 离子键的形成和特点
第四章金属催化作用第一讲
（5）各能带能量分布不同；S带和d带 之间有交迭。通常两带之间存在禁带。 （6）为电子充满的带为满带，没有电 子占据的带为空带，未充满电子的带 存在空穴。 该模型未考虑轨道的空间效应，轨道间的 杂化组合，轨道相互作用的加宽等，故对 Fe、Co等金属的能密度分析和表面催化 的定量分析，常相去甚远。
金属的d%越大，相应的d能带中 的电子填充越多，d空穴越少。 就金属加氢催化剂而言，d%在 40~50%之间为宜。
最容易吸附的是O2 O2〉C2H2〉C2H4〉CO〉CH4〉H2〉CO2 〉N2 对于金属而言，过渡金属有1-4，6-9个d 电子的，对气体吸附能力最大。 Mn、Cu的d电子分别为5和10，吸附能 力较弱。，C、D、E三组，化学吸附能 力更小。
一、 理论要点
1) 电子是离域的 所有电子属于金属晶体, 或说为整个金属大 分子所共有, 不再属于哪个原子. 我们称电子 是离域的.
金属晶格中每一个电子运动的规律， 称为“金属轨道”，每一个轨道在金 属晶体场内有自己的能级。N个轨道 形成能带。其总宽度为2βN（β—能级 分裂因子）。
l，2，4……………………N 能级示意图
第四章 金属催化作用
研究金属化学键的理论方法有三： 能带理论、价键理论和配位场理论， 各自从不同的角度来说明金属化学 键的特征，每一种理论都提供了一 些有用的概念。三种理论，都可用 特定的参量与金属的化学吸附和催 化性能相关联，它们是相辅相成的。
4.2金属化学键理论
4.3.2吸附与催化活性的关系
一般来说，处于中等吸附强度的化 学吸附态分子会有最大的吸附活性。 因为太弱的吸附使反应物分子改变很 小，不易参与反应，而太强的吸附又 会生成稳定的中间化合物将催化反应 覆盖亦不利于反应。
第4章 金属原子簇化学
这些谱线随着温度的升高逐渐加宽， 而且简并，体现了配位的羰基动态交换 的特征； 当温度升高到63.2C时，交换过程如 此迅速，以时间标度为10-12秒的NMR谱 已不再能辨认到不同的碳基，这时每个 CO与4个Rh均发生偶合，产生2x 4×1/2 + 1＝5重峰，表明所有的碳基具有相同 的微环境。
C3v
Td
Ru4(CO)12的羰基迁移重排及变温13CNMR谱图
四核簇中CO迁移经过C3v-Td重排的过程，其实质就是多面体重排；
二十面体 (Ih)
C3v
立方八面体 (Oh) Td
M4(CO)12簇的配位多面体
Ih
Oh
Ih
补充：等电子和等分子片
等电子关系要点： 1. 同族金属组成相同的物种 Mn(CO)５/Re(CO)5; CpMo(CO)3/CpW(CO)3; Co(CO)3/Ir(CO)3 2. 不同族金属带相应电荷组成相同的物种： Fe(CO)3- / Co(CO)3 3. NO取代CO时要调整电荷： NiNO /Co(CO)2; CpFe(NO)R / CpCo(CO)R 4. 2个负电子或2个H取代CO： Fe5(CO)15 / [Fe5(CO)14]2-; [Re6(CO)19]2- / [Re6(CO)18H2]25. C6H6,C5H5-（6e)取代3个CO: C6H6Cr / Cr(CO)3;
Os
RT
Os H Os
Os H Os C CH2
Os
Os
NCMe
Os
Os
125 deg 125 deg
Os
NCMe
Os
RT
Os H H Os Os HC C H Os
H Os
Os
Os
化学必修一第四章知识点总结
化学必修一第四章知识点总结第四章化学键。
1. 化学键的概念。
化学键是指两个或两个以上原子之间通过电子互相作用而形成的一种连接，是维持化合物稳定性的基础。
化学键的形成通常是通过原子间的电子转移或共享来实现的。
2. 离子键。
离子键是由金属和非金属之间的电子转移而形成的。
在离子键中，金属原子失去电子成为正离子，非金属原子获得电子成为负离子，两者之间通过静电力相互吸引而形成化学键。
3. 共价键。
共价键是由非金属原子之间的电子共享而形成的。
在共价键中，原子间的电子对是共享的，形成了共价键。
共价键的形成使得原子能够达到稳定的电子构型。
4. 金属键。
金属键是由金属原子之间的电子海而形成的。
金属原子失去部分外层电子形成正离子，这些电子形成了电子海，能够自由移动。
金属原子通过电子海相互连接，形成了金属键。
5. 极性共价键。
极性共价键是指在共价键中，由于原子对电子的亲和力不同而形成的一种共价键。
在极性共价键中，电子云被吸引到电负性较大的原子周围，使得这个原子带有部分正电荷，而另一个带有部分负电荷。
6. 共价键的性质。
共价键具有方向性、长度可变、能量较大等特点。
共价键的方向性使得分子具有特定的空间结构，长度可变性使得分子能够发生振动和转动，而共价键的能量较大则保证了分子的稳定性。
7. 杂化轨道。
杂化轨道是指原子内层电子和外层电子重新组合形成的新轨道。
通过杂化，原子能够形成与共价键所需的轨道数目相符的轨道，从而更容易形成共价键。
8. 共价键的理论。
共价键的形成可以用价键理论和轨道叠加理论来解释。
价键理论将共价键看作是电子对之间的排斥力和原子间的吸引力之间的平衡，而轨道叠加理论则是通过原子轨道的叠加来解释共价键的形成。
9. 共价键的性质。
共价键的性质包括键长、键能、键角等。
这些性质可以通过实验手段来测定，从而揭示出共价键的本质和特点。
10. 共价键的多样性。
共价键的多样性体现在不同原子之间形成的共价键的性质和特点上。
不同原子之间的电负性差异、价电子数目、轨道结构等因素都会影响共价键的性质和多样性。
高二选修化学第四章知识点
高二选修化学第四章知识点第一节：化学键化学键是由原子间的电子相互作用而形成的，主要包括离子键、共价键和金属键。
1. 离子键离子键是由正离子和负离子之间的静电力吸引而形成的化学键。
离子键常见于金属与非金属之间的化合物。
例如，氯化钠（NaCl）中，钠离子和氯离子通过离子键相互结合。
2. 共价键共价键是由两个非金属原子共享电子而形成的化学键。
共价键常见于分子化合物中。
例如，氢气（H2）中，两个氢原子通过共享一个电子形成共价键。
3. 金属键金属键是由金属原子间的电子云共享而形成的化学键。
金属键是金属具有良好导电性和热导性的重要原因。
例如，铜（Cu）中的金属键使得铜具有良好的导电性能。
第二节：化学反应速率与化学平衡1. 化学反应速率化学反应速率是指化学反应中物质浓度变化的快慢程度。
影响化学反应速率的因素包括温度、浓度、压力、催化剂等。
其中，温度升高会加快化学反应速率，浓度增加也会增加反应速率。
2. 化学平衡当一个化学反应达到一定条件时，反应物与生成物浓度不再发生显著的变化，此时称为化学平衡。
在化学平衡状态下，反应物和生成物浓度之间的比值称为平衡常数。
根据平衡常数大小可以判断反应的方向和反应的程度。
第三节：溶液与酸碱中和反应1. 溶液溶液是由溶质和溶剂组成的均匀混合物。
溶质是指溶解在溶剂中的物质，溶剂是指能够溶解其他物质的物质。
常见的溶液包括盐水、饮料等。
2. 酸碱中和反应酸碱中和反应是指酸和碱反应生成盐和水的化学反应。
在中和反应中，酸的氢离子（H+）与碱的氢氧根离子（OH-）结合形成水。
例如，盐酸（HCl）与氢氧化钠（NaOH）反应生成氯化钠（NaCl）和水（H2O）。
第四节：化学键的性质1. 极性键极性键是指化学键中电子不对称分布形成的化学键。
在极性键中，一个原子比另一个原子更强烈地吸引电子，形成部分正电荷和部分负电荷。
例如，氯化氢（HCl）中的氢-氯键是一种极性键。
2. 非极性键非极性键是指化学键中电子均匀分布形成的化学键。