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第十一章 分子结构 1. 解释下列概念： (1) σ键和π键 (2) 极性键和极性分子 (3) 氢键和范德华力 (4) 等性杂化和不等性杂化 (5) 成键轨道和反键轨道(1) σ键是s—ss—px，px—px原子轨道以头碰头方式重叠形成的共价键，成键电子云分布在两核之间，稳定性比较大。π键是由py—pypz—pz以肩并肩方式重叠形成的，成键电子云分布在x轴所在平面的上下两侧，π键不能单独存在，只能存在于共价双键或共价叁键中，比σ键的稳定性小，容易发生反应。 2) 同种元素原子间形成的共价键，正负电荷重心重合，这样的共价键为键电负性不同的两元素原子间形成的共价键，正负电荷重心不能完全重合，一端带部分正电荷，另一端带部分负电荷，这样的共价键为极性键。以共价键形成的分子，果分子的正、负电荷重心重合，如果分子的正、负电荷重心不能重合，这样的分子就是极性分子分子的偶极矩大于零。3) 氢原子与电负性很大如N、O、F半径很小的原子结合以后，几乎成为裸露的质子，正电荷密度很大，可以与另一个电负性很大半径很小的原子，这就叫做氢键。氢键有方向性和饱和性。分子间存在一种只有化学键键能的1/10—1/100的弱的作用力，最早由荷兰物理学家van der Waals提出，故称作范德华力。包括取向力、诱导力、色散力三种。 4) 原子轨道杂化后所形成的杂化轨道的成分和能量完全等同，这样的杂化就叫做等性杂化。如果原子轨道杂化以后所形成的杂化轨道的能量和成分不相同，这样的杂化叫做不等性杂化。如水分子、氨分子在形成时中心原子采用的就是不等性sp3杂化。 5) 原子轨道线性组合形成分子轨道时，在形成的分子轨道中一半的分子轨道能量降低，叫做σ键。当这两个原子轨道相互重叠时，必须按一定的空间取向，沿轴的方向才能实现最大重叠成键，在其它方向上不能有效重叠成键，所以说共价键有方向性。形成一个共价键后，电子全部配对，没有了单电子，就不能再形成其它的共价键这就是共价键的饱和性。 HBr，CS2，CHCl3，PCl3，H2S，CCl4 解：HBr为双原子分子，极性共价键，是极性分子； CS2的空间构型为直线形，结构对称，为非极性分子CHCl3 的空间构型为四面体，结构不对称，为极性分子Cl3的空间构型为三角锥形，结构不对称，为极性分子H2S的空间构型为V形，结构不对称，为极性分子。CCl4的空间构型为正四面体，结构对称，为非极性分子。试SiF4是正四面体形分子，而NF3却是三角锥形分子，说明中心原子的杂化过程。 解在SiF4的形成过程中，Si的价电子组态为3s23p2，成键之前Si的一个3s电子跃迁到3p能级，然后发生sp3杂化。形成四个sp3杂化轨道，每个杂化轨道再与F的2p轨道重叠形成一个σ键。分子为正四面体。杂化过程表示如下： 在N3分子形成过程中，的价电子组态为s22p3，中心原子发生不等性sp3杂化。四个杂化轨道成分和能量都不相同，其中有个杂化轨道被孤对电子占据。另外的杂化轨道与的2p轨道重叠形成σ键。所以分子的空间构型为。中心原子的杂化过程表示如下： 5. 利用理论下列分子或离子的空间构型：NH3，BF3，N3，SO2，CO32－，NNH3，中心原子N价层电子对4，价层电子对的空间构型为四面体。由于N的1对孤对电子占据了四面体的1个顶点，因此NH3分子的空间构型为三角锥形。 BF3，中心原子B价层电子对3，价层电子对的空间构型为平面三角形。由于3对价层电子全部是成键电子，因此BF3分子的空间构型为平面正三角形。NF3，中心原子N价层电子对4，价层电子对的空间构型为四面体。1对孤对电子因此N3分子的空间构型为三角锥形。SO2，中心原子S价层电子对3，价层电子对的空间构型为平面三角形。由于1对孤对电子因此S2分子的空间构型为V形。中心原子价层电子对价层电子对的空间构型为。由于对孤对电子°，4个F原子则位于八面体的其他顶点上，因此分子的空间构型为形。 CO32－，中心原子C价层电子对3，价层电子对的空间构型为平面三角形。由于3对电子均为成键电子，因此CO32的空间构型为平面正三角形。 N，中心原子N价层电子对3，价层电子对的空间构型为平面三角形。由于，因此N的空间构型为平面三角形。指出下列化合物中成键原子可能采取的杂化类型。 (1) 2 ； (2) BI3 ； (3) SbI3 ； (4) CCl4 解 (1) CS2 分子的空间构型是直线杂化。 (2) BI3 分子的空间构型是平面正三角型2杂化 (3) SbI3 分子的空间构型为三角锥不等性3杂化。 (4)CCl4 分子的空间构型为正四面体3杂化