07第七章分子结构解说.ppt

* * 第七章 分子结构 物质的组成： 原子（稀有气体） 分子 离子 分子结构： 分子中原子间的强相互作用 化学键 分子（晶体）的空间构型 几何形状 分子间弱相互作用 范德华力 分子结构与物质性质的关系 化学键： 分子中直接相邻的原子之 间强烈的相互作用 （离子键 共价键 配位键 金属键） §7－1 离子键 一、离子键理论的基本要点 形成： Na Cl e Na＋ Cl－ 静电引力 静电斥力 正、 负离子之间 静电引力作用而 形成的化学键称为 离子键 静电引力： ε：介电常数 （真空） （水中） §7－2 共价键 几种成键理论 经典共价学说 (1916年，Lewis提出） Cl + Cl Cl Cl ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 共价学说不能说明共价键成键本质： （1）有些化合物的中心原子的最外层电子不是8 （2）为什么两个互斥的电子能结合在一起 价键理论 (1927年，海特勒－伦敦提出） 分子轨道理论 一、价键理论（Valence Bond Theory） E (kJ) R (pm) R0 D 0.0 Es Eu HA + HB HA 和 HB自旋相反（基态） 两个氢原子在R0处形成稳定的化学键 R0 ：氢分子的共价键长（ 74pm） D ： 氢分子的键能（-456 kJ/mol ） HA 和 HB自旋平行（排斥态） 两个氢原子的能量始终高于单独存在 时的能量之和,不能形成稳定的H2分子 + + + + 基态 排斥态 共价键成键条件： 成键原子中有单 电子且自旋相反 原子轨道要最大重叠 二、共价键的特性 饱和性： 一个原子含有几个未成对电子就只能 与几个自旋相反的电子配对成键 方向性： 轨道必须满足最大重叠－－沿着原子轨 道最大重叠的方向重叠才能成键 + - + p s + - + p s + - + p s 例： p轨道与s轨道的重叠 共价键的类型： σ和π键 ? 键：原子轨道沿着核与核间轴线方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。轨道重叠程度大，键较稳定。 ?s-s ?s-p ?p-p ? 键：原子轨道沿着核间轴线 垂直方向“肩碰肩”的方式重叠 形成的共价键。轨道重叠程度小于? 键，键稳定性小于? 键。 ? py- py y x y x z x z x ? pz- pz §7－3 杂化轨道理论 价键理论较好地解释了共价键的形成和本质，初步解释了共价键的饱和性和方向性。但不能解释键角和共价键的数目。 例： CH4分子的结构： C H H H H 1931年 Pauling 和 Slater 提出杂化轨道理论，补充和发展了现代价键理论。 杂化轨道概念： 原子形成分子时，同一原子中能量 相近的不同类型的原子轨在成键过 程中混合组成新的原子轨道 一、轨道杂化理论的基本要点 多重键：形成 ? 键外，同时还可以形成 ? 键，从而构成多重键 例： N2分子的结构： z x y ?2px-2px ? 2py-2 py ? 2pz- 2pz 三重键 配位共价键 共用电子对由一方原子提供 C O 例： CO分子的结构： C: 2s22px12py13pz O: 2s2 2px12py1 2pz2 例： CH4分子形成 C: 2s22px12py13pz 2s 2p 1s sp3 2s 2p 激发 杂化 H: 1s1 sp3-s 键合 杂化特征： 能量相近：ns,np ns,np,ns (n-1)d,ns,np 成键能力变大：轨道形状发生了变化 二、杂化轨道的类型 1、sp 杂化 同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。 例： BeCl2分子形成 激发 2s 2p Be基态 2s 2p 激发态 杂化 键合 直线形 sp杂化态 直线形 化合态 Cl Be Cl 180? 2、sp2 杂化 同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组合 为 sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何 构型为平面正三角形 2s 2p B的基态 2s 2p 激发态 正三角形 sp2 杂化态 例：