第2章 分子结构优秀PPT.ppt

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1、第2章 分子结构现在学习的是第1页，共55页2.1.1 共价键的本质与特点共价键的本质与特点2.1 价键理论价键理论2.1.3 杂化轨道杂化轨道2.1.2 共价键的键型共价键的键型现在学习的是第2页，共55页离子键理论2.1.1 共价键的本质与特点共价键的本质与特点化学键：分子或晶体中相邻原子(或离子)之间强烈的吸引作用。化学键理论：金属键理论共价键理论现在学习的是第3页，共55页1.量子力学处理H2分子的结果 两个氢原子电子自旋方式相反，靠近、重叠，核间形成一个电子概率密度较大的区域。系统能量降低，形成氢分子。核间距 R0为74 pm。共价键的本质原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原子核而

2、成健。现在学习的是第4页，共55页2.价键理论基本要点与共价键的特点价键理论基本要点：未成对价电子自旋方式相反；原子轨道最大程度地重叠。共价键的特点：方向性饱和性H ClH O HN N现在学习的是第5页，共55页1.键：原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。2.1.2 共价键的键型共价键的键型现在学习的是第6页，共55页2.键：两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠(肩并肩)。现在学习的是第7页，共55页3.配位键形成条件：成键原子一方有孤对电子，另一方有空轨道。例：OC现在学习的是第8页，共55页基本要点：成键时能级相近的价电子轨道混合杂 化，形成新的价电子轨道杂化轨道。杂化

3、前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。2.1.3 杂化轨道杂化轨道现在学习的是第9页，共55页CH4的空间构型为正四面体C：2s22p21.sp3杂化现在学习的是第10页，共55页sp3现在学习的是第11页，共55页四个sp3杂化轨道现在学习的是第12页，共55页B：2s22p12.sp2杂化BF3的空间构型为平面三角形现在学习的是第13页，共55页sp2sp2杂化现在学习的是第14页，共55页三个sp2杂化轨道现在学习的是第15页，共55页Be：2s23.sp杂化BH2的空间构型为直线形 HHBespsp杂化Be采用sp杂化生成BeH2现在学习的是第16页，共55页两个sp杂化

4、轨道现在学习的是第17页，共55页4.不等性sp3杂化现在学习的是第18页，共55页 现在学习的是第19页，共55页sp3d杂化现在学习的是第20页，共55页sp3d2杂化现在学习的是第21页，共55页小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型中心原子Be(A)B(A)C,Si(A)N,P(A)O,S(A)Hg(B)直线形 三角形 四面体 三角锥 V型不等性杂化轨道类型s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p参加杂化的轨道2443杂化轨道数成键轨道夹角分子空间构型实例sp2sp3sp3sp现在学习的是第22页，共55页思考题：解释CH4，C2H2，CO2的分子构型。已知：C2H2，CO2均为直线型

5、；的构型为：C=CHHHH现在学习的是第23页，共55页基本要点：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。价层电子对尽可能远离,以使斥力最小。LP-LP LP-BP BP-BP价层电子对=键电子对+孤对电子对 (VP)(BP)(LP)2.2 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论现在学习的是第24页，共55页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，以AXm为例(A中心原子,X配位原子)：原则：A的价电子数=主族序数；配体X：H和卤素每个原子各提供一个价 电子,氧与硫不提供价电子；正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。例：VP()=(6+40+2)=4VP=

6、1/2A的价电子数+X提供的价电子数 离子电荷数()负 正现在学习的是第25页，共55页确定电子对的空间构型：VP=2 直线形VP=3 平面三角形VP=4 正四面体VP=5 三角双锥VP=6 正八面体现在学习的是第26页，共55页确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。LP=0:分子的空间构型=电子对的空间构型VP=(2+2)=2 直线形VP=(3+3)=3 平面三角形VP=(4+4)=4 四面体VP=(5+5)=5 三角双锥VP=(6+6)=6 八面体例如：现在学习的是第27页，共55页LP0：分子的空间构型不同于电子对的空间构型。34611 21 2SnCl2平面三角形 V形NH3

7、四面体 三角锥H2O四面体 V形IF5八面体 四方锥XeF4八面体 平面正方形VPLP电子对的空间构型分子的空间构型例现在学习的是第28页，共55页VP=5，电子对空间构型为三角双锥，LP占据轴向还是水平方向三角形的某个顶点？原则：斥力最小。例如：SF4 VP=5 LP=1 S FF FFLPBP(90o)3 2 结论：LP占据水平方向三角形,稳定分子构型为变形四面体(跷跷板形)。SFFF FF现在学习的是第29页，共55页515253VP LP电子对的空间构型分子的空间构型例三角双锥 变形四方体 SF4三角双锥 T形 ClF3三角双锥 直线形 XeF2现在学习的是第30页，共55页进一步讨论

8、影响键角的因素：键的存在，相当于孤对电子排斥成键电子，使键角变小。例如：中心原子和配位原子的电负性大小也影响键角。例如：N:FFF 中心原子电负性大者，键角较大；配位原子电负性大者，键角较小。C=CHHHHN:HHHP:HHHH现在学习的是第31页，共55页思考题：解释NO2+,O3,SnCl3-,OF2,ICl3,I3-,XeF5+,ICl4-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。现在学习的是第32页，共55页 2.3.1 分子轨道分子轨道2.3 分子轨道理论分子轨道理论*2.3.4 关于原子轨道和关于原子轨道和 分子轨道的对称性分子轨道的对称性 2.3.3 异核双原子分子

9、异核双原子分子 2.3.2 同核双原子分子同核双原子分子现在学习的是第33页，共55页 分子轨道：是以多个原子核为中心构成的多中心轨道，分子轨道波函数也是 Schrodinger 方程的解。可以采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函数。例如：A+BAB2.3.1 分子轨道分子轨道现在学习的是第34页，共55页成键三原则：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现在学习的是第35页，共55页反键分子轨道成键分子轨道 原子轨道 原子轨道 1s 1s*1s1s节面原子轨道与分子轨道的形状。原子轨道与分子轨道的能量。现在学习的是第36页，共55页原子轨道与分子轨道的形状。2pZ,A2

10、pZ,A2pZ,B2pZ,B原子轨道分子轨道反键成键现在学习的是第37页，共55页2pZ,A2pZ,B原子轨道分子轨道反键成键原子轨道与分子轨道的形状。现在学习的是第38页，共55页O2 (O,F)2.3.2 同核双原子分子同核双原子分子第二周期同核双原子分子现在学习的是第39页，共55页N2 （B,C,N)第二周期同核双原子分子现在学习的是第40页，共55页分子轨道电子排布式：或或有两个三电子键，具有顺磁性。:O O:键级B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=3现在学习的是第41页，共55页HF分子的电子构型：2.3.3 异核双原子分子异核双原子分子现在学习的是第42页，共

11、55页*2.3.4 关于原子轨道和关于原子轨道和 分子轨道的对称性分子轨道的对称性现在学习的是第43页，共55页现在学习的是第44页，共55页 对称：绕 x 轴旋转180，形状不变，符号改变。例如：原子轨道pz，py，dxy，dxz，dyz为对称。现在学习的是第45页，共55页2.4.1 键级键级2.4 键参数键参数2.4.5 键矩与部分电荷键矩与部分电荷2.4.4 键角键角2.4.3 键长键长2.4.2 键能键能现在学习的是第46页，共55页键级B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=32.4.1 键级键级现在学习的是第47页，共55页 在双原子分子中，于100kPa下将气态

12、分子断裂成气态原子所需要的能量。D(HCl)=432kJmol-1,D(ClCl)=243kJ mol-1 在多原子分子中，断裂气态分子中的某一个键，形成两个“碎片”时所需要的能量叫做此键的解离能。2.4.2 键能键能键解离能（D）现在学习的是第48页，共55页H2O(g)=2H(g)+O(g)原子化能 Eatm：气态的多原子分子的键全部断裂形成各组成元素的气态原子时所需要的能量。例如：键能、键解离能与原子化能的关系：双原子分子：键能=键解离能 E(H)=D(H)多原子分子：原子化能=全部键能之和atm(H2O)=2(OH)键焓与键能近似相等，实验测定中，常常得到的是键焓数据。现在学习的是第4

13、9页，共55页键能与标准摩尔反应焓变4H(g)+2O(g)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)4E(OH)E(O O).现在学习的是第50页，共55页 分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例如，H2分子，l=74pm。2.4.3 键长键长现在学习的是第51页，共55页 由表数据可见，HF，HCl，HBr，HI 键长依次递增，而键能依次递减；单键、双键及叁键的键长依次缩短，键能依次增大，但与单键并非两倍、叁倍的关系。现在学习的是第52页，共55页 键角和键长是反映分子空间构型的重要参数，它们均可通过实验测知。2.4.4 键角键角N:FFFC=CHHHHN:HHHP:HHHH现在学习的是第53页，共55页 键矩是表示键的极性的物理量记作。=q l 式中 q 为电量，l 为核间距。为矢量，例如，实验测得HCl2.4.5 键矩与部分电荷键矩与部分电荷现在学习的是第54页，共55页键参数小结：键的极性键矩()键的强度键级(BO)键能(E)分子的空间构型键角()键长(l)现在学习的是第55页，共55页