第二章分子的结构与性质精选文档.ppt

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1、第二章分子的结构与性质本讲稿第一页，共三十页一、共价键的有关内容一、共价键的有关内容1 1、共价键的本质、共价键的本质 成键原子相互接近时，原子轨道发生成键原子相互接近时，原子轨道发生 ，自旋方向，自旋方向 的的 电子电子形成形成 ，两原子核间，两原子核间的电子云密度的电子云密度 ，体系的能量，体系的能量 。重重 叠叠相相 反反未成对未成对共用电子对共用电子对增增 加加降降 低低本讲稿第二页，共三十页v键电子云以键电子云以“头碰头头碰头”方式形成方式形成键的特点：键的特点：键的特点：键的特点：成键轨道沿轴向相互重叠，电子云关于成键轴对称成键轨道沿轴向相互重叠，电子云关于成键轴对称成键轨道沿轴向

2、相互重叠，电子云关于成键轴对称成键轨道沿轴向相互重叠，电子云关于成键轴对称 具有可旋转性，可以沿成键的轴自由旋转具有可旋转性，可以沿成键的轴自由旋转具有可旋转性，可以沿成键的轴自由旋转具有可旋转性，可以沿成键的轴自由旋转 可以单独存在可以单独存在可以单独存在可以单独存在2、共价键形成类型、共价键形成类型本讲稿第三页，共三十页.p-p.p-p键形成过程键形成过程“肩并肩肩并肩”键的特点：键的特点：键的特点：键的特点：成键轨道从侧面重叠，电子云呈镜像对称成键轨道从侧面重叠，电子云呈镜像对称成键轨道从侧面重叠，电子云呈镜像对称成键轨道从侧面重叠，电子云呈镜像对称 不具有可旋转性不具有可旋转性不具有可

3、旋转性不具有可旋转性 必须与必须与必须与必须与 键共存，仅存在于不饱和键中。键共存，仅存在于不饱和键中。键共存，仅存在于不饱和键中。键共存，仅存在于不饱和键中。电子云重叠程度较小，通常没有电子云重叠程度较小，通常没有电子云重叠程度较小，通常没有电子云重叠程度较小，通常没有 键稳定键稳定键稳定键稳定本讲稿第四页，共三十页共价键的组成共价键的组成1 1。所有单键都是所有单键都是 键。键。2 2。双键由。双键由 1 1 个个 键和键和 1 1 个个 p p 键组成。键组成。3 3。三键由。三键由 1 1 个个 键和键和 2 2 个个 p p 键组成。键组成。例：例：H H2 2 分子中共价键。分子中

4、共价键。H-HH-H H HCl 分子中的共价键。分子中的共价键。H-H-Cl Cl2 分子中的共价键。分子中的共价键。Cl-Cl H2CO 分子中的共价键。分子中的共价键。O=C N N2 2 分子中的共价键。分子中的共价键。N NN 除除 键和键和 p p 键外还有其他类型的共价键。键外还有其他类型的共价键。HH本讲稿第五页，共三十页二、键参数二、键参数 1.1.键能键能 气态基态原子形成气态基态原子形成1mol1mol共价共价键释放的最低能量键释放的最低能量(或拆开或拆开1mol共价键所吸收的能量共价键所吸收的能量)，例如，例如H-HH-H键的键的键能为键能为436.0kJ.mol436

5、.0kJ.mol-1-1，键能可作为，键能可作为衡量化学键牢固程度衡量化学键牢固程度的键参数。的键参数。2.2.键长键长 形成共价键的两个原子之间的核间距。形成共价键的两个原子之间的核间距。键能与键长的关系键能与键长的关系:一般来说一般来说,键长越短键长越短,键能越大键能越大,分子分子越稳定越稳定.3.3.键角键角 分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。键角决分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。键角决定分子的立体结构和分子的极性定分子的立体结构和分子的极性.本讲稿第六页，共三十页三、等电子原理三、等电子原理 1.原子总数相同、价电子总数相同的分子具原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似化

6、学键特征，许多性质是相似的。此有相似化学键特征，许多性质是相似的。此原理称为等电子原理原理称为等电子原理2.2.等电子体的判断和利用等电子体的判断和利用判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的 分子为等电子体分子为等电子体运用：利用等电子体的性质相似，空间构型相运用：利用等电子体的性质相似，空间构型相 同，可运用来预测分子空间的构型和性质同，可运用来预测分子空间的构型和性质本讲稿第七页，共三十页 对对ABABm m型分子或离子，中心原子型分子或离子，中心原子A A价层电子对价层电子对（包括成键电子对和孤对电子）之间存在排斥力，（包括成键电子对和孤对电子）

7、之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。四、价层电子对互斥理论本讲稿第八页，共三十页电子对数目：电子对数目：2，3，4本讲稿第九页，共三十页电子对数目：电子对数目：5，6本讲稿第十页，共三十页价价电电子子对对的的数数目目决决定定了了一一个个分分子子或或离离子子中中的的价价层层电电子子对对在在空空间间的的分布分布(与分子立体构型不同与分子立体构型不同)：2 3 2 3 4 4 5 6 5 6 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 三角双锥体三

8、角双锥体 正八面体正八面体本讲稿第十一页，共三十页价层电子对数目的确定价层电子对数目的确定VSEPR构型构型略去中心原子上的孤电子对略去中心原子上的孤电子对立体构型立体构型分子或离子分子或离子中心原子上中心原子上的孤电子对的孤电子对价层电子对价层电子对VSEPR构型构型立体构型立体构型CO2CO32-NH4+SO2本讲稿第十二页，共三十页五、杂化轨道轨道理论五、杂化轨道轨道理论1.基本要点：基本要点：成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，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形成新的价电子轨道杂化轨道。杂化轨道。杂化前后轨道数目不变杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发

9、生改变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。本讲稿第十三页，共三十页C:2psp3杂化的杂化的CH4C原子外层电子排布式原子外层电子排布式本讲稿第十四页，共三十页SP3杂化杂化本讲稿第十五页，共三十页sp2 杂化杂化sp2 杂化轨道间的夹角是杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形度，分子的几何构型为平面正三角形2s2pB的基态的基态2s2p激发态激发态正三角形正三角形sp2 杂化态杂化态例：例：BF3分子形成分子形成BFFFClBCl1200Cl本讲稿第十六页，共三十页SP2杂化杂化本讲稿第十七页，共三十页碳的sp杂化轨道spsp杂化：夹角为杂化：夹角为180180的直线形杂化

10、轨道。的直线形杂化轨道。本讲稿第十八页，共三十页SP杂化杂化本讲稿第十九页，共三十页 2.2.杂化轨道的应用范围杂化轨道的应用范围:杂化轨道只应用于形成杂化轨道只应用于形成 键或者用来键或者用来容纳未参加成键的孤对电子。容纳未参加成键的孤对电子。没有参与杂化的没有参与杂化的P轨道，可用于形成轨道，可用于形成键。键。中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数杂化轨道数杂化轨道数本讲稿第二十页，共三十页物物质质价价电电子子对对数数中心中心原子原子杂杂化化轨轨道道类类型型VSEPR模型模型杂化杂化轨道轨道数目数目分子空分子空间间构型构型键键角角气气态态BeCl2

11、CO2SO3SiCl4NH4+H2ONH3spspsp2sp3直线形直线形直线形直线形四面体形四面体形直线形直线形直线形直线形平面正三角形平面正三角形正四面体形正四面体形V形三角锥形三角锥形练一练练一练平面正三角形平面正三角形 4 444322 4 44 4 3 2 2107.3104.51091092810910928120120180180180180本讲稿第二十一页，共三十页类别类别非极性分子非极性分子极性分子极性分子定义定义 共用电子对共用电子对 电荷分布电荷分布 分子空间构型分子空间构型 实例实例 电荷分布均匀对电荷分布均匀对称的分子称的分子 不偏移或对不偏移或对称分布称分布 对称对

12、称 对称对称 H2、Cl2CO2、CS2 电荷分布不均匀电荷分布不均匀不对称的分子不对称的分子 偏移或偏移或不对称分布不对称分布 不对称不对称 不对称不对称 HCl、H2ONH3 八、极性分子和非极性分子八、极性分子和非极性分子 本讲稿第二十二页，共三十页方法小结方法小结1.1.全部由非极性键构成的分子一定是非极性分子。全部由非极性键构成的分子一定是非极性分子。2.2.由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。由极性键构成的双原子分子一定是极性分子。3.3.在含有极性键的多原子分子中，如果结构对称则键的在含有极性键的多原子分子中，如果结构对称则键的极性得到抵消，其分子为非极性分子。极性得到抵消，

13、其分子为非极性分子。如果分子结构不对称，则键的极性不能完全抵消，如果分子结构不对称，则键的极性不能完全抵消，其分子为极性分子。其分子为极性分子。分子极性的判断分子极性的判断本讲稿第二十三页，共三十页分子间作用力对物质的熔沸点，溶解性等性质有着分子间作用力对物质的熔沸点，溶解性等性质有着直接的影响直接的影响 七、范德华力及氢键对物质性质的影响七、范德华力及氢键对物质性质的影响 分子间作用力分子间作用力氢键氢键范德华力范德华力分子间氢键分子间氢键分子内氢键分子内氢键相对分子质量相对分子质量分子极性分子极性分子中与分子中与电负性极大电负性极大的元素（一般指的元素（一般指氧、氮、氟氧、氮、氟）相结合）

14、相结合的的氢原子氢原子和另一个分子中和另一个分子中电负性极大电负性极大的原子间产生的作的原子间产生的作用力。用力。常用常用XHY表示，式中的虚线表示氢键。表示，式中的虚线表示氢键。X、Y代表代表F、O、N等电负性大、原子半径较小的原子。等电负性大、原子半径较小的原子。本讲稿第二十四页，共三十页2.氢键形成的条件氢键形成的条件（1 1）分子中）分子中必须有一个必须有一个与电负性极大的元与电负性极大的元素原子形成强极性键的素原子形成强极性键的氢原子氢原子；（2 2）分子中必须有带）分子中必须有带孤电子对、电负性大孤电子对、电负性大、而而且且原子半径小原子半径小的原子。的原子。实际上只有实际上只有F

15、、O、N等原子与等原子与H原子结合的物原子结合的物质，才能形成较强的氢键。质，才能形成较强的氢键。本讲稿第二十五页，共三十页3.氢键对化合物性质的影响氢键对化合物性质的影响分子间形成氢键时，可使化合物的熔、沸点显分子间形成氢键时，可使化合物的熔、沸点显著升高。著升高。在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子间能形在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子间能形成氢键，则可使溶解度增大。成氢键，则可使溶解度增大。分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合的结构。分子内氢键的形成，使分子具有环状闭合的结构。一般会使物质的熔沸点下降一般会使物质的熔沸点下降,在极性溶剂中的在极性溶剂中的溶解度降低溶解度降低本讲稿第二十六

16、页，共三十页分子间生成氢键，熔沸点上升,分子内生成氢键，熔沸点下降,本讲稿第二十七页，共三十页八、溶解性八、溶解性（一）相似相溶原理（一）相似相溶原理 1.1.极性溶剂（如水）易溶解极性物质极性溶剂（如水）易溶解极性物质 2.2.非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非极性物质（能溶解非极性物质（BrBr2 2、I I2 2等）等）3.3.含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（-OH-OH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。本讲稿第二十八页，共三十页九、溶解性九、溶解性（一）

17、相似相溶原理（一）相似相溶原理 1.1.极性溶剂（如水）易溶解极性物质极性溶剂（如水）易溶解极性物质 2.2.非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）非极性溶剂（如苯、汽油、四氯化碳、酒精等）能溶解非极性物质（能溶解非极性物质（BrBr2 2、I I2 2等）等）3.3.含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（含有相同官能团的物质互溶，如水中含羟基（-OHOH）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。）能溶解含有羟基的醇、酚、羧酸。本讲稿第二十九页，共三十页1对对于于同同一一种种元元素素的的含含氧氧酸酸来来说说，该该元元素素的的化化合合价价越越高高，其其含含氧氧酸酸的的酸酸性性越越 。原原因因：无无机机含含氧氧酸酸可可以以写写成成(HO)mROn，如如果果成成酸酸元元素素R相相同同，则则n值值越越大大，R的的正正电电性性 ，导导致致ROH中中的的O的的电电子子向向R偏偏移移，因因而而在在水水分分子子的的作作用用下下，也也就就越越 电电离离出出H+，即酸性越即酸性越 。2含含氧氧酸酸的的强强度度随随着着分分子子中中连连接接在在中中心心原原子子上上的的非非羟羟基基氧氧的的个个数数增增大大而而增增大大，即即(HO)mROn中中，n值值越越大，酸性越大，酸性越 。强强越高越高容易容易强强强强十一、无机含氧酸的酸性十一、无机含氧酸的酸性本讲稿第三十页，共三十页