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第六章 分子结构和晶体结构Molecular Structure and Crystal Structure 第六章 分子结构和晶体结构 根据量子力学原理，从分子成键前后原子轨道变化情况看，氢分子的基态所以能成键，这是因为两个氢原子轨道 (1s)互相叠加时，由于两个?1s都是正值，叠加后使两个核间的几率密度有所增加，在两核间出现了一个几率密度最大的区域。这一方面降低了两核间的正电排斥，两一方面增强了两个原子核对核间负电区域的吸引，这都有利于体系势能的降低，有利于共价键的形成。 而H2分子的排斥态相当于两个轨道重叠部分互相抵消，在两核间出现了一个空白区，从而增大了两个核的排斥能，故体系的能量升高而不能成键。 186页：表6-6 分子极性与共价键极性的关系 键无极性：分子一定无极性，如Cl2、H2 双原子分子 键有极性：分子一定有极性，如HCl、HF、CO 键无极性：分子一定无极性，如S8、 P4 分子中电荷中心重合： 共价键 分子无极性，如CH4、CS2 、CO2 多原子分子 键有极性： 分子中电荷中心不重合： 分子有极性， 如NH3、H2O 、SO2 、 H2S 共价键是否有极性，决定于相邻两原子间共用电子对是否偏移； 而分子是否有极性，决定于整个分子中正、负电荷中心是否重合。 总 结 1.共价键的定义、特征、成键条件、分类 成键条件：电子配对成键，原子轨道重叠成键 2. 离子键的本质、特征 3. 杂化轨道的类型与分子的空间构型 轨道杂化具有的特征：①只有能量相近的轨道才能杂化。②形成的杂化轨道数目等于参加杂化是原子轨道数目之和。③杂化轨道成键能力大于原来的原子轨道。④不同类型的杂化，杂化轨道空间取向不同。 4. 分子的极性与变形性：偶极矩?=Q?l 永久偶极、诱导偶极、瞬时偶极 5. 分子间力：色散力、诱导力、取向力 6. 氢键的形成条件、特征，对物质物理性质的影响 7. 四种晶体的对比 8. 混合型晶体 研究背景 药物输送 膜结构/功能 新型氢键 X’-H…Y’ 定义的拓展 键长、键角 X/Y原子类型 形式 弱氢键 X＝C, Si, P(形成氢键时红外谱图上会表现出C-H伸缩振动蓝移，也称蓝移氢键） Y=富电子π键（苯基、炔基、烯基）, 过渡金属M, 与过渡金属或硼相连的氢原子（H-M、H-B） X-H…H-M、X-H…H-B也称双氢氢键 键长、键角、原子类型方面的限制大大拓宽 实例 拓展的氢键 分叉氢键 X原子类型（C, Si, P） 成键形式（两个受体或两个给体） 实例 氢键的特性及研究意义 协同效应 强氢键－强氢键协同 强氢键－弱氢键协同 弱氢键－弱氢键协同 对稳定蛋白质、核酸空间结构的贡献？ 蛋白质、核酸晶体结构数据库统计分析(固态） 液态小分子（DMSO、丙酮、1,4-dioxane…) 糖的分子识别功能的机理？ 金属离子对氢键的影响？ 研究方法 相关MD模拟软件介绍 TINKER (Fortan) GROMACS (C++, Fortan, Asm) 立方ZnS型 属于原子晶体的物质不太多，常见的有：Si、B、SiC（金刚砂）、SiO2（石英）、BN、AlN等。 因为原子晶体中不存在单个分子，晶格结点上的微粒都是原子，所以这些表示仅代表其化学组成（原子的最简配位比），是化学式而不是分子式。 2、性质特