分子结构和分子间力精选课件.ppt

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1、第 1 页关于分子结构和分子间力第一页，本课件共有70页第 2 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2.1.2共价键的键型共价键的键型2.1.3键参数键参数第二页，本课件共有70页第 3 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第三页，本课件共有70页第 4 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

2、概率密度大吸引原子核而成健。第四页，本课件共有70页第 5 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第五页，本课件共有70页第 6 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共价键的类型共价键的类型第六页，本课件共有70页第 7 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)。第七页，本课件共有70页第 8 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第八页，本课件共有70页第 9 页2.1.3 键参数键参数4键矩

3、与部分电荷键矩与部分电荷3键角键角2键长键长1键能键能第九页，本课件共有70页第 10 页 在双原子分子中，于100kPa下将气态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。1键能键能键解离能（D）第十页，本课件共有70页第 11 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

4、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。第十一页，本课件共有70页第 12 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).第十二页，本课件共有70页第 13 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键长键长第十三页，本课件共有70页第 14 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。第十四页，本课件共有70页第 15 页

5、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。3键角键角N:FFFC=CHHHHN:HHHP:HHHH第十五页，本课件共有70页第 16 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HCl4键矩与部分电荷键矩与部分电荷第十六页，本课件共有70页第 17 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)第十七页，本课件共有70页第 18 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。杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。2.2杂化轨

6、道杂化轨道第十八页，本课件共有70页第 19 页CH4的空间构型为正四面体C：2s22p21.sp3杂化第十九页，本课件共有70页第 20 页sp3第二十页，本课件共有70页第 21 页四个sp3杂化轨道第二十一页，本课件共有70页第 22 页B：2s22p12.sp2杂化BF3的空间构型为平面三角形第二十二页，本课件共有70页第 23 页sp2sp2杂化第二十三页，本课件共有70页第 24 页三个sp2杂化轨道第二十四页，本课件共有70页第 25 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第二十五页，本课件共有70页第 26 页两个s

7、p杂化轨道第二十六页，本课件共有70页第 27 页4.不等性sp3杂化第二十七页，本课件共有70页第 28 页 第二十八页，本课件共有70页第 29 页sp3d杂化第二十九页，本课件共有70页第 30 页sp3d2杂化第三十页，本课件共有70页第 31 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型杂化轨道类型 sp sp2 sp2不等性sp3s+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第三十一页，本课件共有70页第 32 页思考题：解

8、释CH4，C2H2，CO2的分子构型。已知：C2H2，CO2均为直线型；的构型为：C=CHHHH第三十二页，本课件共有70页第 33 页中心原子的价层电子对数的计算方法可用公式：（V/2）计算 式中：V为中心原子与配位原子价电子数之和 （若有电荷，必须计入）n 为分子中非氢配位原子之和2.3 价电子对互斥理论ABx分子的空间构型决定于中心原子的价层电子对数：第三十三页，本课件共有70页第 34 页2对第三十四页，本课件共有70页第 35 页3对第三十五页，本课件共有70页第 36 页4对第三十六页，本课件共有70页第 37 页5对第三十七页，本课件共有70页第 38 页6对第三十八页，本课件共

9、有70页第 39 页孤对电子对分子空间构型的影响 A、孤对电子对：原子中未参与共价键的价电子对B、孤对电子对的计算：按下式：Lp=Vp N 式中：Lp孤对电子对数；Vp 价电子对数；N 配位原子数第三十九页，本课件共有70页第 40 页孤对电子对分子空间构型的影响 AB3EAB2E2AB4第四十页，本课件共有70页第 41 页孤对电子对分子空间构型的影响 AB4EAB3E2AB2E3AB5第四十一页，本课件共有70页第 42 页孤对电子对分子空间构型的影响 AB6AB5EAB4E2第四十二页，本课件共有70页第 43 页2.4.1分子轨道分子轨道2.4 分子轨道理论分子轨道理论*2.4.4关于

10、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2.4.3异核双原子分子异核双原子分子2.4.2同核双原子分子同核双原子分子第四十三页，本课件共有70页第 44 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+BAB2.4.1分子轨道分子轨道第四十四页，本课件共有70页第 45 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第四十五页，本课件共有70页第 46 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

11、道的形状。原子轨道与分子轨道的能量。第四十六页，本课件共有70页第 47 页原子轨道与分子轨道的形状。2pZ,A2pZ,A2pZ,B2pZ,B原子轨道分子轨道反键成键第四十七页，本课件共有70页第 48 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。第四十八页，本课件共有70页第 49 页键级B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=3键级键级第四十九页，本课件共有70页第 50 页O2 (O,F)2.4.2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第五十页，本课件共有70页第 51 页N2 （B,C,N)第二周期同核双原子分子第五十一页，本课件

12、共有70页第 52 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第五十二页，本课件共有70页第 53 页HF分子的电子构型：2.4.3异核双原子分子异核双原子分子第五十三页，本课件共有70页第 54 页*2.4.4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第五十四页，本课件共有70页第 55 页第五十五页，本课件共有70页第 56 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。第五十六页，本课件共有70页第 57 页2.5 分子间作用

13、力2.5.1 分子间的吸引作用2.5.2 氢键第五十七页，本课件共有70页第 58 页非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用 分子间具有吸引作用的根本原因：任何分子都有正、负电中心；任何分子都有变形的性能。由于瞬时偶极而产生的分子间相互作用。2.5.1分子间的吸引作用分子间的吸引作用1.色散作用(色散力)：一大段时间内的大体情况色散力与分子极化率有关。大,色散力大。每一瞬间第五十八页，本课件共有70页第 59 页2.诱导作用(诱导力)：决定诱导作用强弱的因素：极性分子的偶极矩：愈大，诱导作用愈强。非极性分子的极化率：愈大，诱导作用愈强。由于诱导偶极而产生的分子间相互作用。分子离得较远分子靠近时第五

14、十九页，本课件共有70页第 60 页 两个极性分子相互靠近时，由于同极相斥、异极相吸，分子发生转动，并按异极相邻状态取向，分子进一步相互靠近。3.取向作用(趋向力)：两个固有偶极间存在的同极相斥、异极相吸的定向作用称为取向作用。分子离得较远趋向诱导第六十页，本课件共有70页第 61 页思考：1.取向作用的大小取决于什么因素？2.极性分子之间除了有取向作用以外，还有什么作用？第六十一页，本课件共有70页第 62 页 分子间力是三种吸引力的总称，其大小一般为几 kJmol1，比化学键小 12 个数量级。分子间的吸引作用(1022 J)第六十二页，本课件共有70页第 63 页分子间力的特点：不同情况

15、下，分子间力的组成不同。例如，非极性分子之间只有色散力；极性分子之间有三种力，并以色散力为主，仅仅极性很大的H2O 分子例外。分子间力作用的范围很小(一般是300500pm)。分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。第六十三页，本课件共有70页第 64 页分子量色散作用分子间力沸点熔点水中溶解度HeNeAr Kr Xe小大小大小大小大低高小大 决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。分子间力的意义：第六十四页，本课件共有70页第 65 页2.5.2氢键氢键第六十五页，本课件共有70页第 66 页 HF HCl HBr HI沸点/0C 85.0 66.7

16、 35.419.9极化率 小 大色散作用 弱 强沸点 低 高HF为何反常的高？原因存在氢键。HF 分子中，共用电子对强烈偏向电负性大的 F 原子一侧。在几乎裸露的 H 原子核与另一个 HF 分子中 F 原子的某一孤对电子之间产生的吸引作用称为氢键。第六十六页，本课件共有70页第 67 页氢键的形成条件：分子中有H和电负性大、半径小且有孤对电子的元素(F，O，N)形成氢键。键长特殊：FH F 270pm 键能小 E(FH F)28kJmol1 具有饱和性和方向性氢键的特点：第六十七页，本课件共有70页第 68 页 除了HF、H2O、NH3 有分子间氢键外，在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。HCOOHHOOHC 除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如，硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。第六十八页，本课件共有70页第 69 页作业：P84：1,3,5,8,10,11,12,13第六十九页，本课件共有70页第 70 页感感谢谢大大家家观观看看28.02.2023第七十页，本课件共有70页