第2章-化学键与分子结构技巧.ppt

化学奥赛----结构化学;● 化学键---分子或晶体中相邻原子或离子之间的强烈的相互作用力;● 在标准状态下，把 1mol理想气体AB分子拆开为理想气体的A原子和B原子时所需的能量，称为AB键的解离能;不同分子中同一种键离解能的平均值作为该键的平均键能，统称为键能; NH3(g)=NH2(g)+H(g) D1=435.1kJ·mol-1NH2(g)=NH(g)+H(g) D2=397.5kJ·mol-1NH(g)= N(g)+H(g) D3=338.9 kJ·mol-1;分子中以化学键相连的两个原子核之间的平衡距离;多原子分子中，中心原子与不同原子之间连线的夹角;● 两个原子形成化学键时，正、负电荷重心重合，则形成非极性键。;● 不同元素的原子形成化学键时，正负电荷重心不重合，形成极性共价键;● 当分子的正负电荷重心不重合时，分子的一端带有部分正电荷，另一端带有相同电量的负电荷，形成正负两极，这种分子称为极性分子;● 极性分子本身就是偶极子 μ ≠ 0  非极性分子正负电荷重心重合 μ ＝ 0 ;● 多原子分子，若分子中化学键有极性键 ;● 根据分子电偶极矩可以得知分子的极性，推断某些分子的几何构型;● 已知HCl: μ=3.57×10－30 C·m，核间距d =1.27×10－10 m， 计算HCl分子中电荷分布。 ;● 电子的自旋是分子产生磁性的主要因素 ;;由原子得失电子后形成正负离子，靠静电引力结合而形成的化学键;d＞d0时 离子间吸引 d＜d0时 排斥力急增 ;● 没有饱和性-----只要空间条件允许，可以吸引 若干带相反电荷的离子;由相互远离的气态正、负离子结合成1 mol离子晶体时所释放的能量---衡量离子键的强弱;?fHθ(NaCl)＝?H1θ＋?H2θ＋?H3θ ＋?H4θ +?H5θ ;● 在CsF晶体中含有8%的共价键成分;路易斯经典共价键理论----共用电子对、共价键;1. H2的形成和共价键的本质;H2形成过程能量随核间距的变化; 2. 现代价键理论的要点;σ键可由各种方式组成;◆ π 键 重叠轨道的电子云对于通过键轴的一个平面对称 。形象的称为 “肩并肩”。;5. 应用实例;●3px和3py相互垂直，所以H2S分子中 2个S-H键之间的键角约为90°(实测为92°);形成条件：成键原子一方提供孤对电子， 另一方提供空轨道.; 问题： ◆ H2O 和 NH3 分子中的键由 H ?? 1s 与 O (或N) 的2p 轨道重叠形成的，为什么键角都远大于90°？ ◆ CH4稳定分子是怎么形成的？ ;● 轨道成分变了;2. 杂化形式;CH4中共价键形成;;;H2O中O原子采取 sp3 不等性杂化;NH3中N 原子采取 sp3 不等性杂化;试用杂化轨道理论解释下面问题;;●杂化轨道几何构型  杂化轨道在中心原子周围分布所构成的几何图形●分子的几何构型 原子在空间排布所构成的几何图形;共用电子对数;现代价键理论的优缺点;2.3.3 分子轨道理论 (MO法) ;● 每种运动状态都用对应的一个波 函数Ψ来描述，称之为分子轨道;Ψ＝cAΨA + cBΨB Ψ*＝cAΨA－cBΨB ;● 分子轨道数目与组成的原子轨道数目相等;反键轨道＞非键轨道＞成键轨道 ;● 只有对称性匹配的原子轨道才能有效的组成分子轨道 ;s – s 重叠 ; px – px 重叠 “头碰头”;σ分子轨道-------对称元素为键轴 π分子轨道-------对称元素为过键轴的平面;● 只有能量相近的原子轨道才能组合成有效的分子轨道，而且原子轨道的能量越接近，组合的效率越高 ;● 原子轨道 对称性匹配 能量相近 ;● 分子轨道的数目和能级图 ● 算出填充这些轨道的电子数 ● 按一定规则将电子填入分子轨道 ● 写出分子的电子组态;1. H2 和 “He2 ” 中的分子轨道;● 两He原子接近时: 两1s 原子轨道组合得到σ1s和σ1s*轨道，4 个电子恰好填满, 分子的电子组态[(σ1s)2 (σ*1s)2]。 成键与反键电子数相等, 净结果是两 He 原子不成键.;2. 第 2 周期双原子分子的分子轨道图 ; O2 F2;? 2p;Li Be B C N O F;3. 第 2 周期元素双原子分子的电子组态 ;?1s;O2[KK( ?2s) 2 ( ?2s* ) 2 (?2p ) 2 ( ?2p ) 4