第九章分子结构 (2)PPT讲稿.ppt
第九章分子结构第1页，共53页，编辑于2022年，星期二共价键共价键氢键氢键分子分子间力间力它们决定了物质的物理性质它们决定了物质的物理性质静电力静电力(离子键离子键)分子原子离子第2页，共53页，编辑于2022年，星期二 分子或晶体中相邻原子（或离子）分子或晶体中相邻原子（或离子）间强烈的吸引作用。间强烈的吸引作用。化 学 键离子键；离子键；共价键；共价键；金属键。金属键。第3页，共53页，编辑于2022年，星期二 早期共价键理论是路易斯的共用电子早期共价键理论是路易斯的共用电子对理论。即对理论。即:原子间靠共用电子对结合起原子间靠共用电子对结合起来的化学键是共价键来的化学键是共价键。如：。如：各原子都满足了稀有气体的稳定结构，各原子都满足了稀有气体的稳定结构，形成了分子。形成了分子。共 价 键第4页，共53页，编辑于2022年，星期二但是像但是像PCl5和和SF6 ：是没有是没有稀有气体的稳定结构的。稀有气体的稳定结构的。第5页，共53页，编辑于2022年，星期二9.1 价键理论价键理论共价键的本质与特点共价键的本质与特点共价键的键型共价键的键型杂化轨道杂化轨道第6页，共53页，编辑于2022年，星期二1.共价键的本质与特点共价键的本质与特点 1.1 量子力学处理量子力学处理H2分子的结果分子的结果 Heitler和和London在用量子力学处理在用量子力学处理H2分分子形成过程中，得到子形成过程中，得到H2分子能量分子能量E和核间距和核间距R的关系曲线的关系曲线。如图所示。如图所示:第7页，共53页，编辑于2022年，星期二排斥态基态0ORE74pm H2分子形成过程能量随核黄素间距变化示意图第8页，共53页，编辑于2022年，星期二 1.2 1.2 价键理论基本要点与共价键的特点价键理论基本要点与共价键的特点 价键理论价键理论价键理论价键理论(VB(VB法法法法):):形成共价键时键合原子双方各提供自旋方式相反的未成形成共价键时键合原子双方各提供自旋方式相反的未成形成共价键时键合原子双方各提供自旋方式相反的未成形成共价键时键合原子双方各提供自旋方式相反的未成对价电子用以成对。对价电子用以成对。对价电子用以成对。对价电子用以成对。A A、B B两原子各提供两原子各提供两原子各提供两原子各提供2 2个或个或个或个或3 3个未成对电子，且自旋方向相个未成对电子，且自旋方向相个未成对电子，且自旋方向相个未成对电子，且自旋方向相反，则反，则反，则反，则A A、B B两个原子可形成双键或三键。两个原子可形成双键或三键。两个原子可形成双键或三键。两个原子可形成双键或三键。A A、B B两原子的电子配对成键后，不能再与第三个两原子的电子配对成键后，不能再与第三个两原子的电子配对成键后，不能再与第三个两原子的电子配对成键后，不能再与第三个原子的电子配对成键。原子的电子配对成键。原子的电子配对成键。原子的电子配对成键。成键双方的原子轨道尽可能最大程度地重叠。成键双方的原子轨道尽可能最大程度地重叠。成键双方的原子轨道尽可能最大程度地重叠。成键双方的原子轨道尽可能最大程度地重叠。第9页，共53页，编辑于2022年，星期二共价键特点：共价键特点：饱和性：一个原子能有几个未成对的电子，便可与饱和性：一个原子能有几个未成对的电子，便可与饱和性：一个原子能有几个未成对的电子，便可与饱和性：一个原子能有几个未成对的电子，便可与其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对成键。其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对成键。其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对成键。其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对成键。方向性：两个原子间形成共价键时往往只能沿着一定的方方向性：两个原子间形成共价键时往往只能沿着一定的方方向性：两个原子间形成共价键时往往只能沿着一定的方方向性：两个原子间形成共价键时往往只能沿着一定的方向结合。向结合。向结合。向结合。返回返回第10页，共53页，编辑于2022年，星期二2.共价键的键型共价键的键型键：头碰头键：头碰头(s-s,s-p,p-p);ss轨道成键：轨道成键：第11页，共53页，编辑于2022年，星期二sp轨道成键：轨道成键：pp轨道成键：轨道成键：第12页，共53页，编辑于2022年，星期二键：肩并肩(p-p,p-d)第13页，共53页，编辑于2022年，星期二p-dp-d键键键，重叠程度大，较稳定；键，重叠程度大，较稳定；键，重叠程度小，较活泼。键，重叠程度小，较活泼。多重键中，必有一多重键中，必有一键，其余为键，其余为键。键。第14页，共53页，编辑于2022年，星期二配位键：共用的一对电子由一个原子单独提配位键：共用的一对电子由一个原子单独提供的共价键。如：供的共价键。如：CO，NH4+，Ag(NH3)2+等。等。返回第15页，共53页，编辑于2022年，星期二3.杂化轨道杂化轨道杂化轨道:同一原子中，能量相近的原子同一原子中，能量相近的原子轨道混合起来，形成轨道混合起来，形成成键能力更强成键能力更强的的新轨新轨道道。杂化：杂化：上述过程叫杂化。上述过程叫杂化。第16页，共53页，编辑于2022年，星期二杂化轨道数：杂化轨道数：等于参加杂化的原子轨等于参加杂化的原子轨 道数目之和。道数目之和。如：如：sp sp杂化杂化s+p s+p 杂化轨道数杂化轨道数=2=2杂化轨道的组成：杂化轨道的组成：参加杂化的原子轨道参加杂化的原子轨道 平均化。平均化。如：如：spsp：SpSp2 2：第17页，共53页，编辑于2022年，星期二杂化轨道的特征杂化轨道的特征角度分布图有大、小角度分布图有大、小 头，有利于成键（提头，有利于成键（提 高重叠程度）。高重叠程度）。-第18页，共53页，编辑于2022年，星期二 sp3杂化杂化 sp2杂化杂化 sp杂化杂化 不等性杂化不等性杂化杂化类型：杂化类型：第19页，共53页，编辑于2022年，星期二CH4:(sp3杂化杂化)C:2p第20页，共53页，编辑于2022年，星期二BF3:(sp2)杂化杂化B:2p第21页，共53页，编辑于2022年，星期二BeCl2:(sp杂化杂化)Be:第22页，共53页，编辑于2022年，星期二NH3:(不等性杂化不等性杂化)第23页，共53页，编辑于2022年，星期二4、离域、离域 键（大键（大 键）和共轭分子键）和共轭分子（1）定域）定域(localized)和离域和离域(delocalized)，C6H6，CH3CHCH2第24页，共53页，编辑于2022年，星期二 电子的离域电子的离域O3 NO3-第25页，共53页，编辑于2022年，星期二9.2 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论(VSEPR法法)价层电子对互斥理论的基本要点：价层电子对互斥理论的基本要点：分子或离子的空间构型取决于中心原子周分子或离子的空间构型取决于中心原子周围的价层电子对数。围的价层电子对数。价层电子对数是指价层电子对数是指键电子对与孤对电子。键电子对与孤对电子。价层电子对间尽可能远离以使斥力最小。价层电子对间尽可能远离以使斥力最小。从价层电子对间的斥力大小来看：从价层电子对间的斥力大小来看：孤对孤对孤对孤对孤对孤对成键成键成键成键成键成键第26页，共53页，编辑于2022年，星期二推断分子或离子的空间构型的具体步骤：推断分子或离子的空间构型的具体步骤：推断分子或离子的空间构型的具体步骤：推断分子或离子的空间构型的具体步骤：确定中心原子的价层电子对数，判断电子对的空确定中心原子的价层电子对数，判断电子对的空间构型。间构型。在计算配位原子提供的价电子数时，在计算配位原子提供的价电子数时，H与卤素的每个原子各与卤素的每个原子各提供一个价电子，氧或硫原子则可认为不提供共用电子，提供一个价电子，氧或硫原子则可认为不提供共用电子，即当氧、硫原子为配位原子时，配位原子提供的价电子数即当氧、硫原子为配位原子时，配位原子提供的价电子数为为0。例如：。例如：第27页，共53页，编辑于2022年，星期二价层电子价层电子数数2 23 34 45 56 6电子对空电子对空间构型间构型直线型直线型平面三角平面三角形形四面体四面体三角双锥三角双锥八面体八面体 根据斥力最小原则，价层电子与电子对空根据斥力最小原则，价层电子与电子对空构型关系如下：构型关系如下：第28页，共53页，编辑于2022年，星期二 确定中心原子的孤对电子数，推断分子的空间确定中心原子的孤对电子数，推断分子的空间构型。构型。若中心原子的价层电子对全是若中心原子的价层电子对全是若中心原子的价层电子对全是若中心原子的价层电子对全是 键，电子对的空间构键，电子对的空间构键，电子对的空间构键，电子对的空间构型就是该分子的空间构型。如型就是该分子的空间构型。如型就是该分子的空间构型。如型就是该分子的空间构型。如BeHBeH2 2，BFBF3 3，CHCH4 4，PClPCl5 5，SFSF6 6分别为直线形、三角形、四面体、三角双分别为直线形、三角形、四面体、三角双分别为直线形、三角形、四面体、三角双分别为直线形、三角形、四面体、三角双锥和八面体。锥和八面体。锥和八面体。锥和八面体。若中心原子价层电子对中有孤对电子，分子空间构型若中心原子价层电子对中有孤对电子，分子空间构型若中心原子价层电子对中有孤对电子，分子空间构型若中心原子价层电子对中有孤对电子，分子空间构型将不同于电子对的空间构型。如，将不同于电子对的空间构型。如，将不同于电子对的空间构型。如，将不同于电子对的空间构型。如，NHNH3 3分子价层电子分子价层电子分子价层电子分子价层电子对数为对数为对数为对数为4 4，电子对空间构型为四面体，但分子的空间，电子对空间构型为四面体，但分子的空间，电子对空间构型为四面体，但分子的空间，电子对空间构型为四面体，但分子的空间构型为三角锥，因为四面体的一个顶点被孤对电子占构型为三角锥，因为四面体的一个顶点被孤对电子占构型为三角锥，因为四面体的一个顶点被孤对电子占构型为三角锥，因为四面体的一个顶点被孤对电子占据。据。据。据。第29页，共53页，编辑于2022年，星期二练习题练习题:解释解释NO2+,O3,SnCl3-,OF2,ICl3,I3-,XeF5+,ICl4-等离子或分子的空间构型等离子或分子的空间构型,并指出其中心原子的轨道杂化方式。并指出其中心原子的轨道杂化方式。返回第30页，共53页，编辑于2022年，星期二9.3 分子轨道理论（分子轨道理论（MO法）异核法）异核双原子分子双原子分子分子轨道分子轨道同核双原子分子同核双原子分子原子轨道和分子轨道的对称性原子轨道和分子轨道的对称性异核双原子分子异核双原子分子第31页，共53页，编辑于2022年，星期二分子轨道分子轨道例：例：例：例：A A原子提供原子提供原子提供原子提供 原子轨道，原子轨道，原子轨道，原子轨道，B B原子提供原子提供原子提供原子提供 原子轨道。原子轨道。原子轨道。原子轨道。分子轨道理论认为它们结合时形成了分子轨道，可分子轨道理论认为它们结合时形成了分子轨道，可分子轨道理论认为它们结合时形成了分子轨道，可分子轨道理论认为它们结合时形成了分子轨道，可采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函数：数：数：数：第32页，共53页，编辑于2022年，星期二分子轨道形成三原则：分子轨道形成三原则：能量相近能量相近对称性匹配对称性匹配最大重叠最大重叠第33页，共53页，编辑于2022年，星期二第34页，共53页，编辑于2022年，星期二第35页，共53页，编辑于2022年，星期二第36页，共53页，编辑于2022年，星期二返回第37页，共53页，编辑于2022年，星期二同核双原子分子：同核双原子分子：第38页，共53页，编辑于2022年，星期二第二周期同核双原子分子第二周期同核双原子分子:B2 （B,C,N)第39页，共53页，编辑于2022年，星期二第二周期同核双原子分子：第二周期同核双原子分子：O2 (O,F)第40页，共53页，编辑于2022年，星期二或或O2的电子构型：的电子构型：或或N2的电子构型：的电子构型：返回第41页，共53页，编辑于2022年，星期二异核双原子分子异核双原子分子第42页，共53页，编辑于2022年，星期二关于原子轨道和分子轨道的对称性关于原子轨道和分子轨道的对称性 对称：绕对称：绕 轴旋转轴旋转 ，形状符号都不，形状符号都不变。例如：原子轨道变。例如：原子轨道 ，化学键：化学键：键。键。第43页，共53页，编辑于2022年，星期二 对称：绕对称：绕 轴旋转轴旋转 ，形状不变，形状不变,符符号变。例如：原子轨道号变。例如：原子轨道 ,。化学键：。化学键：键。键。返回第44页，共53页，编辑于2022年，星期二9.4 键参数键参数键级键级键能键能键长键长键角键角键矩与部分电荷键矩与部分电荷第45页，共53页，编辑于2022年，星期二键级键级例如：例如：H2，O2，HF和和CO的键级分别为的键级分别为 1，2，1，3。键级愈大，分子愈稳定。键级愈大，分子愈稳定。返回返回第46页，共53页，编辑于2022年，星期二键能键能 指在标准状态下气态分子拆开成气态指在标准状态下气态分子拆开成气态原子时，原子时，每断裂每断裂1mol1mol化学键化学键所需能量的平所需能量的平均值。均值。第47页，共53页，编辑于2022年，星期二多原子多原子分子分子：E=例如例如：H2O D(H-OH)=499kJ.mol-1 D(O-H)=429kJ.mol-1E(O-H)=464=464kJ.mol-1-1 双原子分子双原子分子:E=D例如：例如：E(H-Cl)=D(H-Cl)=431kJmol-1 E(Cl-Cl)=D(Cl-Cl)=244kJ mol-1 返回返回第48页，共53页，编辑于2022年，星期二键长键长 分子中两原子核间的平衡距离称为键长。分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例如，例如，H2分子中两个分子中两个H原子的核间距为原子的核间距为74pm，所以，所以HH键长是键长是74pm。返回第49页，共53页，编辑于2022年，星期二键角键角:多原子分子中，相邻两化学键之多原子分子中，相邻两化学键之 间的夹角。间的夹角。如：如：H2O分子中分子中2个个 OH 键之间的夹键之间的夹 角为角为104.5度。度。键角主要是通过光谱等实验技术测定。键角主要是通过光谱等实验技术测定。返回第50页，共53页，编辑于2022年，星期二键矩键矩定义式：定义式：式中式中q为电量，为电量，l 为键长。为键长。第51页，共53页，编辑于2022年，星期二小结小结分子结构分子结构VB法法VSEPR法法MO法法键参数键参数返回杂化轨道理论杂化轨道理论 第52页，共53页，编辑于2022年，星期二习 题Page 2801此题中（1）的pH3改为PH3，2，3，10，14第53页，共53页，编辑于2022年，星期二
