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【單元八：化學鍵】
一. 化學鍵：1. 強化學鍵：
離子鍵 共價鍵 金屬鍵
鍵能 150～400 kJ/mol (≒1) 150～400 kJ/mol (≒1) 50～150 kJ/mol (≒1/3)
粒子 陰、陽離子 非金屬原子 金屬原子 鍵結方式 陰、陽離子間靜電力 價電子與原子核間靜電力 自由電子與金屬陽離子 間的靜電力 方向性 無 有 無 結構 連續性結構 連續性：共價網狀 非連續性：簡單分子 連續性結構 化學式 實驗式：NaCl，Na2O MgO，MgCl2，KNO3 實驗式：SiO2，金剛石 分子式：H2O 與元素符號相同 2. 弱化學鍵： 氫鍵 凡得瓦力 鍵能 50~40 kJ/mole ＜10 kJ/mole 存在 含H－F、H－O、H－N 的分子 分子之間 方向性 有 無 ※鍵能 凡得瓦力：氫鍵：共價鍵≒1：10：100 ※鍵強 F－HF＞O－HO＞N－HN 3. 氫鍵種類： 分 子 間 分 子 內
77 二. 分子形狀：【AXmEn方法】中心原子A，周圍原子 X 有 m 個，周圍孤電子對 E 有 n 個 = 8 m n 價電子數 餘 2 m + n = 混成軌域數！ m+n 價電子 總數 A 混成 軌域 分子形狀 實例 2 16 sp AX2 直線形 BeF2、CO2、CS2、NO2 +、 、N2O、HCN、SCN− 3 24 sp2
AX3 平面三角形 BF3、NO3−、CO32−、SO3、
18 AX2E : 角形 SO2、NO2−、O3 4 32 sp3 AX4 四面體形 CH4、SO4 2−、NH 4+、 ClO4−、BF4− 26 AX3E .. 三角錐形 NH3、H3O +、NF 3、 SO32−、ClO3− 20 AX2E2 ..
: 角形 H2O、H2S、OF2、SCl2、ClO
5 40 sp3d or dsp3 AX5 雙三角錐形 PCl5 34 AX4E : 扭曲四面體 或蹺蹺板形SF4 28 AX3E2 .. : T 字形 ClF3、BrF3、ICl3 22 AX2E3 .... : 直線形 I3−、ICl2−、XeF2 6 48 sp3d2 or d2sp3 AX6 八面體形 SF6、AlF63− 42 AX5E .. 四角錐形 BrF5、ICl5 36 AX4E2 .. .. 平面四方形 XeF4、ICl4−
78 註：H 原子的價電子要以 7 個計算 上表僅適用於單一中心之分子或離子 價電子數為17、19 者亦為角形，如 NO2、ClO2 三. 鍵級、鍵角、極性： 1. 鍵級： 重疊方式 重疊 程度 鍵結 強弱 使用軌域 重疊後分布情形 可否繞 軸旋轉 σ Head to head 大 強 任意 以核間軸為對稱軸 平均分布 可 π Side by side 小 弱 平行的 p 軌域 分布在核間軸的兩側， 核間軸出現機率為0 否 π 鍵常隨 σ 鍵的發生而形成，即雙鍵為（1σ，1π），參鍵（1σ，2π） 鍵長 單鍵 ＞ 雙鍵 ＞ 參鍵 鍵能 參鍵 ＞ 雙鍵 ＞ 單鍵 平行的 p 軌域形成π鍵。 【舉例：乙烯的生成】 (a) σ鍵的形成 (b)未混成 p 軌域重疊形成π鍵 σ
79 2. 鍵角： 由鍵結軌域判斷（即判斷分子形狀）： sp（180°）＞ sp2（約120°）＞ sp3（約109.5°） 如：BeF2（180°）＞ BF3（120°）＞ CH4（109.5°）； BF3＞PCl3。 NO2+（180°）＞ NO2（134°）＞ NO2−（115°） 相同鍵結軌域時，p 數越多，鍵角越小（∵p 距核近且體積小） 如：CH4（109.5°）＞ NH3（107.3°）＞ H2O（104.5°）； PH3（93.3°）＞ H2S（92.2°） 電負度：(有p 時) 中心原子 EN 愈大，鍵角愈大。如：H2O＞H2S；NH3＞PH3 周圍原子 EN 愈大，鍵角愈小。如：H2O＞OF2；NH3＞NF3 特殊鍵角，如P4（無中心鍵），∠P-P-P＝60 °。 3. 極性： 種類 定義 判斷 鍵的極性 (鍵的偶極) 偶極=兩原子間轉移電荷 δ×鍵長 r 偶極=0非極性鍵；偶極 ≠ 0極性鍵 相同元素、碳氫鍵非極性 其他極性 分子的極性 (分子偶極矩) 分子偶極矩等於分子內各鍵偶極的向量和 偶極矩=0非極性分子 偶極矩≠0極性分子 元素(O3例外)、烴類、 完全對稱分子非極性 其他極性 四. 鍵強判斷： 離 子 鍵 陰陽離子電 荷相同(1:1) Q(電荷)↑ mp↑ MgO＞NaCl Q Q1 2 r ∝ 鍵能 r (半徑)↓ mp↑ LiF＞NaCl 陰陽離子電 荷不同(非 1:1) Q ∆ ↓ mp↑ SnCl2＞SnCl4 電荷越高共價性越強 電負度差越大離子性越強 EN ∆ ↑ mp↑ NaCl＞MgCl2
