价键理论和分子轨道理论ppt课件.ppt
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1、采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 价键理论价键理论分子轨道理论分子轨道理论采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物一一. 共价键的概念与路易斯结构式共价键的概念与路易斯结构式 Concept of the covalent bond theory and Lewis structural formula 1. 共价键的相关概念共价键的相关概念 Concepts of the covalent bond
2、 theory 路易斯结构式路易斯结构式 Lewis structural formula采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物1. 共价键的相关概念共价键的相关概念 G. N. Lewis 在在1916年假定化学键所涉年假定化学键所涉及的每一对电子处于两个相邻原子之间为及的每一对电子处于两个相邻原子之间为其共享,用其共享,用AB表示。双键和叁键相应于表示。双键和叁键相应于两对或三对共享电子。分子的稳定性是因两对或三对共享电子。分子的稳定性是因为共享电子对服从为共享电子对服从“八隅律八隅律”(oct
3、et rule)。共享电子对共享电子对共价键共价键 共价单键共价单键single covalent bond 共价双键共价双键double covalent bond 共价叁价共价叁价triple covalent bond采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物经典经典Lewis 学说学说HHHHClClClClNNNN+number of electrons around each atom = He+number of electrons around each atom = Ar+number
4、 of electrons around each atom = Ne采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物经典经典Lewis 学说学说HCHHHmethaneCarbon has 4 valence electronsCHHHHHCNe NeonStable Octet required采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物Lewis结构式结构式Lewis结构式的绘制规则:结构式的绘制规则:根据分子式或
5、离子式计算出总的价电子数根据分子式或离子式计算出总的价电子数 多原子阴离子的价电子总数要加上阴离子多原子阴离子的价电子总数要加上阴离子的负电荷数。的负电荷数。 多原子阳离子的价电子总数要减去阳离子多原子阳离子的价电子总数要减去阳离子的正电荷数。的正电荷数。通常先写出中心原子通常先写出中心原子采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物Lewis 结构式结构式 完成与中心原子键合的原子的电子结构完成与中心原子键合的原子的电子结构 ( H 只有个电子只有个电子) 将剩余电子放置在中心原子上,即使中心将剩余电子
6、放置在中心原子上,即使中心原子的电子数目大于原子的电子数目大于 如果电子的数目不足以使中心原子具有如果电子的数目不足以使中心原子具有电子结构,则考虑双键或三键电子结构,则考虑双键或三键采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物PClClClPClClClPClClClBrCBrHBrLewis 结构式结构式采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 形式电荷是以形式电荷是以 “纯共价纯共价” 概念为基础而得到的一
7、个概念为基础而得到的一个参数。相对于净电荷,每个原子参数。相对于净电荷,每个原子具有具有A-B结构的双原子结构的双原子具有具有A=B-C结构的双原子结构的双原子形式电荷=(母体原子的价电子数)(孤对电子的数目) (1/2 共享电子的数目)采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物写出写出 NO+ 离子的路易斯结构式离子的路易斯结构式 NO+ 离子只可能有一种排布方式,见下图最左边一个:离子只可能有一种排布方式,见下图最左边一个: NO+ 离子中价电子总数等于离子中价电子总数等于10 ,扣除,扣除 1 个
8、单键的个单键的 2 个电子,个电子, 余下的余下的 8 个电子无论按上图中第二个那样以孤个电子无论按上图中第二个那样以孤对方式分配给两个原子,还是按上图中第三或第四个那样对方式分配给两个原子,还是按上图中第三或第四个那样将将 NO 单键改为双键,都不能使两个原子同时满足八隅单键改为双键,都不能使两个原子同时满足八隅律的要求。这一要求只有将单键改为叁键才能满足。律的要求。这一要求只有将单键改为叁键才能满足。NONO+NO+NO+NOSolution采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 各原子共提供各
9、原子共提供3+47=31个价电子;离子的一价负电个价电子;离子的一价负电荷表明还应加一个电子。因此必须在荷表明还应加一个电子。因此必须在5个原子周围画上个原子周围画上 16 对电子的对电子的 32 个圆点。个圆点。负电荷属于整个离子而不是个别原子!负电荷属于整个离子而不是个别原子!写出写出 BF4- 离子的离子的 Lewis 结构结构FBFFFFBFFFSolution采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物经典经典Lewis 学说的成功与困惑学说的成功与困惑Lewis 学说以共享电子对的方式成功地解
10、决了双原子学说以共享电子对的方式成功地解决了双原子分子的成键问题。分子的成键问题。Lewis结构未能阐明共价键的本质和特性:不能说明结构未能阐明共价键的本质和特性:不能说明为何共用电子对就能使两个原子牢固结合。为何共用电子对就能使两个原子牢固结合。八隅体结构能较好地适用于第二周期元素的原子,八隅体结构能较好地适用于第二周期元素的原子,而其它周期元素的原子并不完全遵守此规则。而其它周期元素的原子并不完全遵守此规则。不能解释某些分子的一些性质。(不能解释某些分子的一些性质。(O2分子的顺磁性)分子的顺磁性)采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,
11、以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物经典经典Lewis 学说的困惑学说的困惑 不符合电子规则的情况很多:不符合电子规则的情况很多:1.具有奇数电子的分子具有奇数电子的分子2.不足个价电子的原子组成的分子不足个价电子的原子组成的分子3.原子的价电子数目多于个的分子。原子的价电子数目多于个的分子。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物经典经典Lewis 学说的困惑学说的困惑N ON O价电子数11N OON OON OO价电子数17价电子数奇数采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用
12、管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物经典经典Lewis 学说的困惑学说的困惑BClClCl中心原子价电子数ClAlClClNHHHClAlClClNHHH+Lewis acidLewis basesalt+_采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物经典经典Lewis 学说的困惑学说的困惑中心原子价电子数PClClClClClP : (Ne) 3s2 3p3 3d0Number of valence electrons = 5 + (5 x 7) = 40SF
13、FFFS : (Ne) 3s2 3p4 3d0Number of valence electrons = 6 + (4 x 7) = 34采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物二二. .用以判断共价分子几何形状的用以判断共价分子几何形状的 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 分子或离子的空间构型与中心原子的价层电子对数分子或离子的空间构型与中心原子的价层电子对数 目有关目有关VP = BP + LP价层价层 成键成键 孤对孤对 价层电子对尽可能远离价层电子对尽可能远离, 以使斥力最小以使斥力最小L
14、P-LP LP-BP BP-BP 根据根据 VP 和和 LP 的数目的数目, 可以推测出分子的空间构型可以推测出分子的空间构型1. 基本要点基本要点采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物2. 分子形状的确定方法分子形状的确定方法例例:XeF2 2+(8-21)/2 = 5 XeF4 4+(8-41)/2 = 6 XeOF4 5+(8-12-4 1)/2 = 6 XeO2F2 4+(8-22-2 1)/2 = 5 首先先确定中心原子首先先确定中心原子A的价层电子对数的价层电子对数VP VP = BP
15、+ LP = 与中心原子成键的原子数与中心原子成键的原子数 + (中心原子价电子数(中心原子价电子数- -配位原子未成对电子数之和配位原子未成对电子数之和) 2采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物3.确定电子对的空间排布方式确定电子对的空间排布方式通式通式共用共用电子对电子对原子原子A在原子在原子B周围的排列方式周围的排列方式 (理想的(理想的BAB键角)键角)结构结构中心原子上不含孤对电子的共价分子的几何形状中心原子上不含孤对电子的共价分子的几何形状2直线直线(180)AB2AB33平面三角形平
16、面三角形(120)AB44正四面体正四面体(10928)AB55三角双锥三角双锥(BaABa, 180)(BeABe, 120) (BeABa, 90)Ba轴向轴向B原子,原子,Be平伏平伏B原原子子AB66正八面体正八面体(90, 180)采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 确定孤对电子数和分子空间构型确定孤对电子数和分子空间构型LP=0 分子的空间构型分子的空间构型= =电子对的空间构型电子对的空间构型BeH2BF3CH4PC15SF6VP= 2 LP = 0VP= 3 LP = 0VP=
17、4 LP = 0VP= 5 LP = 0VP= 6 LP = 0采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 2 2 0 3 3 0 2 1LPLP 0 0分子的空间构型分子的空间构型采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构
18、型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 4 4 0 3 1 2 2采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 5 5 0 4 1 3 2 2 3 孤对电子优先代替孤对电子优先代替平伏位置上的原子和相平伏位置上的原子和相关键对电子关键对电子采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证
19、切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 6 6 0 5 1 4 2 第二对孤对电子第二对孤对电子优先代替第一对孤优先代替第一对孤对电子反位的原子对电子反位的原子和相关键对电子和相关键对电子采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物判断判断 O
20、F2 分子的基本形状分子的基本形状 中心原子价层有中心原子价层有 4 对电子。对电子。4 对对价电子的理想排布方式为正四面价电子的理想排布方式为正四面体体, 但考虑到其中包括两个孤对电但考虑到其中包括两个孤对电子对子对, 所以分子的实际几何形状为所以分子的实际几何形状为V形形, 相当于相当于 AB2E2 型分子。型分子。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物三三.原子轨道的重叠原子轨道的重叠价键理论价键理论 Superposition of atomic orbital valence bond t
21、heory1.共价作用力的本质和共价键的特点共价作用力的本质和共价键的特点 Nature of the covalence force of characterizations of the covalence bond 2.杂化轨道杂化轨道 Hybrid orbital 采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 怎样解释形成双键和叁键的原子间共享怎样解释形成双键和叁键的原子间共享 2 对、对、3 对电子?对电子? 电子对的享用与提供电子的原子轨道间存在什么电子对的享用与提供电子的原子轨道间存在什么
22、关系?关系? 能否用原子轨道在空间的取向解释分子的几何形能否用原子轨道在空间的取向解释分子的几何形 状?状? 解决了这些问题才能解决了这些问题才能揭示成键本质揭示成键本质采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 价键理论价键理论(valence bond theory)基本观点基本观点1. 共价作用力的本质和共价键的特点共价作用力的本质和共价键的特点 带有相反电荷的两个离子带有相反电荷的两个离子(例如例如A+和和B-)彼引接近的彼引接近的过程中过程中, 系统能量的变化可表示为两核之间距离的函数。系统能
23、量的变化可表示为两核之间距离的函数。 曲线的最低点相应于吸引力等于曲线的最低点相应于吸引力等于排斥力的状态排斥力的状态, 该状态下两核间的平该状态下两核间的平衡距离衡距离 R0 叫做叫做核间距核间距(符号为符号为 d ),与,与核间距核间距 d 对应的对应的势能势能(Ed)则是由气态则是由气态正、负离子形成离子键过程中放出的正、负离子形成离子键过程中放出的能量。能量。采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 显然,图形反映了两个中性原子间通过共用电子对显然,图形反映了两个中性原子间通过共用电子对相连形
24、成分子,是基于电子定域于两原子之间,相连形成分子,是基于电子定域于两原子之间,形成了形成了一个密度相对大的电子云(负电性)一个密度相对大的电子云(负电性),这就是价键理论这就是价键理论的基础。的基础。因此,共价键的形成条件为:因此,共价键的形成条件为: 能量最低原理能量最低原理 键合双方各提供自旋方向相反的未键合双方各提供自旋方向相反的未 成对电子成对电子(想一想自旋方向相同呢想一想自旋方向相同呢?) 键合双方原子轨道应尽可能最大程键合双方原子轨道应尽可能最大程 度地重叠度地重叠H2分子的形成分子的形成采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,
25、以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物 共价键的特征共价键的特征 结合力的结合力的本质是电性的本质是电性的 具有方向性具有方向性每种元素的原子能提供用于形成共价键的轨道是具每种元素的原子能提供用于形成共价键的轨道是具有一定的方向有一定的方向 具有饱和性具有饱和性(是指每种元素的原子能提供用于(是指每种元素的原子能提供用于 形成共价键的轨道数是一定的)形成共价键的轨道数是一定的)H ClH O HN N采用PP管及配件:根据给水设计图配置好PP管及配件,用管件在管材垂直角切断管材,边剪边旋转,以保证切口面的圆度,保持熔接部位干净无污物键:键:重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆重叠轨道的
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