化学与环境（ 第三版） 教学课件 作者 任仁于志辉陈莎张敦信 编 第三章 物质结构.pptVIP

尚辅网 尚辅网 尚辅网 3.2 分子结构 （一）现代价键理论要点 现代价键理论是德国化学家海特勒（W.Heitler）和伦敦（F.London）用量子力学处理氢分子的形成而发展起来的，其基本要点如下所述。 1.自旋方向相反的未成对电子互相配对可以形成共价键 2.在形成共价键时原子轨道总是尽可能地达到最大限度的重叠使系统能量最低 3.原子轨道同号重叠成键，异号重叠不成键 尚辅网 3.2 分子结构 （二）共价键的特点 1.共价键具有饱和性 2.共价键具有方向性 尚辅网 3.2 分子结构 （三）共价键的类型 1.σ键 2.π键 尚辅网 3.2 分子结构 （三）共价键的类型 σ键和π键由于重叠方式不同而具有不同的性质。σ键原子轨道的重叠程度大，电子云在两原子核之间，受原子核的控制程度大，不易流动，稳定性强。π键原子轨道重叠程度小，电子云分布在键轴平面两侧，原子核对其控制能力小，所以π键电子的流动性大，易受外电场的影响，稳定性弱。 尚辅网 3.2 分子结构 三、杂化轨道理论 所谓杂化轨道的概念是指在形成分子时，中心原子的若干不同类型、能量相近的原子轨道经过混杂平均化，重新分配能量和调整空间方向组成数目相同的新的原子轨道，这种混杂平均化过程称为原子轨道的“杂化”，所得新的原子轨道称为杂化原子轨道，或简称为杂化轨道。 尚辅网 3.2 分子结构 （一）杂化轨道理论的要点 1.同一原子中能量接近的原子轨道之间可以通过叠加混杂，形成成键能力更强的新轨道，即杂化轨道 2.杂化轨道的数目等于杂化前参与杂化的原子轨道数目。杂化轨道的总能量等于杂化前原子轨道的总能量 3.为了减少轨道之间的斥力，杂化轨道在空间的分布采取最大的夹角。杂化轨道有一定的形状及空间伸展方向，它们与原来的原子轨道形状及空间伸展方向有一定的联系但并不相同 尚辅网 3.2 分子结构 （二）杂化轨道类型与分子的空间构型 1.sp杂化 2. 杂化 尚辅网 3.2 分子结构 3. 杂化 尚辅网 3.2 分子结构 4.等性杂化和不等性杂化 尚辅网 3.2 分子结构 四、分子轨道理论的基本要点 1.分子中电子运动的整体性 2.分子轨道的构成 3.AO组成MO的原则 4.电子填充原则 5.键级 6.分子轨道理论的应用 （1）推测分子的存在和阐明分子的结构 （2）描述分子结构稳定性 （3）解释分子的顺磁性 尚辅网 3.2 分子结构 分子轨道理论获得成功的一个重要例证。分子轨道理论对分子中电子的分布加以统筹安排，使分子中的电子具有整体性，运用该理论说明了共价键的形成，也解释了分子或离子中单电子键和三电子键的形成，应用范围比较广，成功阐明了价键理论不能解释的一些问题。但它对分子几何构型的描述则不如价键理论直观，它和价键理论虽然都基于量子力学，对某些问题的解释有相同的结论，但各有长短，因此两者应该互为补充，相辅相成。 尚辅网 3.2 分子结构 五、分子间力和氢键 （一）分子的极性 1.极性分子和非极性分子 2.分子的偶极矩 3.分子的极化率 极化率是指分子（或离子）在单位场强的电场中被极化所产生的偶极矩。 尚辅网 3.2 分子结构 （二）分子间力的类型 1.色散力 瞬时偶极会诱导邻近的分子产生瞬时偶极，于是两个邻近的分子靠瞬时偶极的异极相互吸引在一起，它们之间的吸引力称为色散力。 2.诱导力 当极性分子和非极性分子靠近时，极性分子固有偶极产生的电场使非极性分子发生变形而产生偶极，这种偶极称为诱导偶极。 3.取向力 当极性分子靠近时，固有偶极之间会产生同极相斥、异极相吸的作用力，这种作用力使极性分子的正、负极呈相邻的状态，称为分子的取向。 尚辅网 3.2 分子结构 （三）氢键 尚辅网 3.2 分子结构 （四）超分子化学 超分子化学是研究两种或两种以上化学物种通过分子间相互作用形成的高度组织、结构稳定，并且具有一定功能超分子的科学。它涉及有机化学和合成过程、配位化学和金属离子配合物、物理化学和相互作用的实验和理论、生物化学和生物过程，是一门化学、物理学和生物学的交叉学科，是共价键分子化学的一次升华和超越。 尚辅网 3.2 分子结构 组成超分子的两部分，分别叫受体和底物。基于分子互补原理，受体和底物的键合在超分子中形成了分子识别、催化、反应、转换和传递等功能。多分子组织、受体、载体和催化相结合，可导致分子和超分子器件。 尚辅