2022年分子结构与晶体结构教案 .pdf
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1、学习好资料欢迎下载无机化学课程项目教学设计方案作者:熊颖单位:江西省医药学校20XX 年3 月 5 日精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载课程无机化学周次1 授课班级13 级五年制药技术一班二班、13 级五年中药同济堂13 级五年中药永安堂授课教师熊颖课题分子结构与晶体结构计划课时4 教学目的要求1. 掌握价键理论的要点、共价键的特点及键和 掌握价键理论的要点、共价键的特点及键和 键的形成、特点;键的形成、键的形成特
2、点;2. 掌握杂化轨道理论的要点,能解释简单分子的掌握杂化轨道理论的要点,形成及分子的空间构型3. 掌握离子键的特点、影响强度的因素等;掌握离子键的特点、影响强度的因素等;4. 掌握分子间作用力和氢键的形成、特点及对物掌握分子间作用力和氢键的形成、质性质的影响重点难点重点:分子间作用力和氢键的形成、特点及对物掌握分子间作用力和氢键的形成、质性质的影响难点:价键理论的要点、共价键的特点及键和 掌握价键理论授课方法讲授、示范、操作图例教具课堂教学场所13 级五年制药技术一班二班(2-505 )、 13 级五年中药同济堂(1-503) 、13 级五年中药永安堂(2-302) 时间分配2学时:分子结构
3、 2学时:晶体结构教学设计教师不但要考虑教师主导作用的发挥,更要注重学生认知主体作用的体现,使他们能够在课堂教学过程中发挥积极性、主动性。实训内容第 1、2 学时:分子结构第 3、4 学时:晶体结构精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载教学过程一、新课导入二、教学步骤第一节共价键理论共价键理键理论1 2 3 共价键的形成价键理论的要点共价键的特征一 共价键的形成 价键的形成1916 年,美国化学家美国化学家Lewis
4、提出了经典共价键理论。认为:键理论。 Lewis 认为:分子中的每个原子都有达到稳定的稀有气体结构的倾向,到稳定的稀有气体结构的倾向,在非金属原子组成的分子中,成的分子中,原子达到稀有气体稳定结构不是通过电子的得失,过电子的得失,而是通过共用一对或几对电子来实现的。实现的。这种由共用电子对所形成的化学键称为共价键。共价键。用量子力学处理氢分子形成的过程中,用量子力学处理氢分子形成的过程中, 得 到氢分子的能量与核间距之间的关系曲线。到氢分子的能量与核间距之间的关系曲线。子自旋方式相反的两个氢原子互相接近时,电子自旋方式相反的两个氢原子互相接近时,两个氢原子的1 轨道发生重叠,两个氢原子的1s
5、轨道发生重叠,两个原子核间形成一个电子出现的概率密度较大的区域,一个电子出现的概率密度较大的区域,一方面降低了两个原子核间的正电排斥,了两个原子核间的正电排斥,另一方面增加了两个原子核对核间电子出现的概率密度较大区域的吸引。原子核对核间电子出现的概率密度较大区域的吸引。电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时,而电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时,两个原子轨道异号叠加,两个原子轨道异号叠加,两核间电子出现的概率密度降低,增大了两个原子核的排斥力,度降低,增大了两个原子核的排斥力,使系统能量升高,不能形成化学键。升高,不能形成化学键。2 价键理论的基本要点价键理论的基本要点:价键理论的基本要点
6、:(1)电子配对原理:两个原子接近时,自旋方式电子配对原理:个原子接近时,相反的未成对电子可以配对形成共价键。相反的未成对电子可以配对形成共价键。(2)成键的原子轨道重叠越多,两核间电子出成键的原子轨道重叠越多,现的概率密度就越大,形成的共价键就越牢固。现的概率密度就越大,形成的共价键就越牢固。因此,在可能情况下,因此,在可能情况下,共价键的形成将沿着原子轨道最大重叠的方向进行,这就是原子轨道最大轨道最大重叠的方向进行,这就是原子轨道最大重叠原理。重叠原理。3 共价键的特征根据自旋方向相反的两个未成对电子,饱和性 根据自旋方向相反的两个未成对电子,可以配对形成一个共价键,可以配对形成一个共价键
7、,推知一个原子有几个未成对电子,成对电子,就只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子配对成键,对电子配对成键,即原子所能形成共价键的数目受未成对电子数所限制。未成对电子数所限制。在形成共价键时,方向性在形成共价键时,只有当成键原子轨道沿合适的方向相互靠近,才能达到最大程度重叠,沿合适的方向相互靠近,才能达到最大程度重叠,形成稳定的共价键。因此,形成稳定的共价键。因此,共价键必然具有方向性称为共价键的方向性。, 称为共价键的方向性。4 共价键的类型(一) 键 键 原子轨道沿键轴 (两原子核间联线)原子轨道沿键轴(两原子核间联线)方向以头碰头 ” 方式重叠所形成的共价键称为 键 “ 头碰头 ” 方式
8、重叠所形成的共价键称为键。 形成 键时 键时,形成 键时,原子轨道的重叠部分对于键轴呈圆柱形对称,沿键轴方向旋转任意角度,柱形对称,沿键轴方向旋转任意角度,轨道的形状和符号均不改变。状和符号均不改变。(二)键 键 肩并肩 ” 原子轨道垂直于键轴以“ 肩并肩 ” 方式重叠键时,所形成的共价化学键称为键 形成 键时所形成的共价化学键称为键。形成键时,原子轨道的重叠部分对等地分布在包括键轴在内的平面上、下两侧,形状相同,符号相反,平面上、下两侧,形状相同,符号相反, 呈镜面反对称。反对称。原子轨道重叠程度来看,键的重叠程度从 原子轨道重叠程度来看,键的重叠程度要比 键的重叠程度小键的重叠程度小,键的
9、键能要小于键的键能要小于键的 要比键的重叠程度小,键的键能要小于键的 键能,所以 键的稳定性低于键的稳定性低于键 键能, 所以键的稳定性低于键,它是化学反应的积极参与者。的积极参与者。两个原子形成共价单键时,两个原子形成共价单键时, 原子轨道总是沿键轴方向达到最大程度的重叠,所以单键都是 键轴方向达到最大程度的重叠, 所以单键都是形成共价双键时,有一个键和一个键和一个 键 键;形成共价双键时,有一个键和一个键;形成共价三键时,有一个键和两个键和两个 键 成共价三键时,有一个键和两个键 。(三)配位键共用电子对提供的方式不同,按 共用电子对提供的方式不同, 共价键又可分为正常共价键和配位共价键两
10、种类型。分为正常共价键和配位共价键两种类型。 由一个原子单独提供共用电子对而形成的共价键称为配原子单独提供共用电子对而形成的共价键称为配 位共价键,简称配位键。配位键用箭号“ ” 位共价键,简称配位键。配位键用箭号“” 表 示 , 箭头方向由提供电子对的原子指向接受电子对的原子。例如:对的原子。例如:H +:O H + H = H O H H + 形成配位键的条件是:成配位键的条件是:精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎
11、下载(1)提供共用电子对的原子的最外层有孤对电子;提供共用电子对的原子的最外层有孤对电子;(2)接受共用电子对的原子的最外层有可接受孤对电子的空轨道。对电子的空轨道。共价键在无机化合物中是大量存在的,共价键在无机化合物中是大量存在的,如NH4+ , 等离子中都有配位共价键。SO42- ,PO43- ,ClO4- 等离子中都有配位共价键。键参数共价键的基本性质可以用某些物理量来表如键长、键能、键角等,征,如键长、键能、键角等,这些物理量统称键参数。参数。(1)键长( l ) 键长 分子中城件的两原子核间的平衡距离(核间距)分子中城件的两原子核间的平衡距离(核间距)(2)键能( E) 键能() 键
12、能化学键强弱的量度。化学键强弱的量度。(3)键角 ( ) 键角在分子中键与键之间夹角称为键角。在分子中键与键之间夹角称为键角。5 价健理论局限性无法解释分子的空间构型健角H2O CH4 104.50 109.280 分子构型V 型 型 正四面体型二 1 2 轨道杂化理论轨道杂化理论的基本要点轨道杂化的类型与分子的空间构型1 轨道杂化理论的基本要点原子在形成分子时,为了增强成键能力,同子在形成分子时,为了增强成键能力,原子中能量相近的不同类型的原子轨道重新组一原子中能量相近的不同类型的原子轨道重新组形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的合,形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的子轨道。这种原子轨
13、道重新组合的过程称为原原子轨道。这种原子轨道重新组合的过程称为原轨道的杂化,所形成的新的原子轨道称为杂子轨道的杂化,所形成的新的原子轨道称为杂化轨道。杂化轨道理论的基本要点:杂化轨道理论的基本要点:在形成分子时 ,原子中能量相近的几个原子(1) 在形成分子时 ,原子中能量相近的几个原子轨道重新组合而形成一组新的原子轨道重新组合而形成一组新的原子轨道,轨道重新组合而形成一组新的原子轨道,这一过程称为杂化,形成的新轨道称为杂化轨道。程称为杂化,形成的新轨道称为杂化轨道。轨道杂化可增大轨道重叠增大轨道重叠,(2) 轨道杂化可增大轨道重叠,增强原子轨道成键能力;键能力;杂化轨道成键时,满足斥力最小原则
14、斥力最小原则,(3) 杂化轨道成键时,满足斥力最小原则,决定了杂化轨道的夹角和键的方向。了杂化轨道的夹角和键的方向。在不等性杂化时键角会有偏离。,键角会有偏离。(4) 杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目2 轨道杂化的类型和分子空间构型(一)sp 杂化 由一个 ns 轨道和一个轨道和一个np 轨道参与的杂化称为由一个轨道和一个轨道参与的杂化称为 sp 杂化,所形成的轨道称为杂化轨道。每一个杂化,杂化轨道。杂化 所形成的轨道称为sp 杂化轨道 sp 杂化轨道中含有1/2 的 p 轨道成分,杂化轨道间杂化轨道中含有的 轨道成分,轨道成分的夹角为1800 。 的夹角为+ - + - + (二) s
15、p2 杂化 轨道和两个np 由一个 ns 轨道和两个轨道参与的杂化称为一个 轨道和两个轨道参与的杂化称为sp2 杂化,所形成的三个杂化轨道称为2 杂化轨道。杂化,所形成的三个杂化轨道称为sp 杂化轨道轨道。 轨道和 2/3 的 轨 每个 sp 杂化轨道中含有1/3 的 轨道和每个 2 杂化轨道中含有的 s 轨道和的 p 轨道成杂化轨道间的夹角为120 ,呈平面正三角形。平面正三角形。正三角形分,杂化轨道间的夹角为在形成 BF 采用 sp 杂化。基态 B 最外层电在形成3 时,B 采用2 杂化。基态最外层电采用子构型是 2s 的影响下,的一个的一个 2s 轨道和两子构型是22p1,在 F 的影响
16、下,B 的一个轨道和两的影响下轨道进行 sp 杂化,形成三个sp 杂化轨道 , 个 2p 轨道进行2 杂化 , 形成三个2 杂化轨道, 每一 轨道进行杂化轨道中有一个未成对电子。用三个用三个 sp 个 sp2 杂化轨道中有一个未成对电子。 B 用三个2 杂 化轨道,分别与三个F 含有未成对电子的含有未成对电子的3p 轨道重叠化轨道, 分别与三个含有未成对电子的轨道重叠形成三个 键 由于 B 的三个的三个 sp 形成三个 键。由于的三个2 杂化轨道间的夹角为120 ,所以 BF3 空间构型是平面正三角形。空间构型是平面正三角形。(三) sp3 杂化 由一个 ns 轨道和三个由一个轨道和三个np
17、轨道参与的杂化称为sp3 杂化,所形成的四个杂化轨道称为sp3 杂化轨杂化, 所形成的四个杂化轨道称为杂化轨道的特点是每个杂化轨道中含有1/4 道。 sp3 杂化轨道的特点是每个杂化轨道中含有的 s 轨道和3/4 的 p 轨道成分,杂化轨道间的夹轨道成分,角为109.280 。 角为 在形成CH4 时 , C 采用 3 杂化 。 基态 最外层电采用sp 在形成采用杂化。基态 C 最外层电子构型是2s 的影响下,的一个的一个 2s 轨道和三子构型是22p2, 在 H 的影响下,C 的一个轨道和三在 的影响下轨道进行 sp 个 2p 轨道进行3 杂化, 形成四个3 杂化轨道, 每 轨道进行杂化,
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