分子结构4.ppt

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1、第七章第七章 分子结构分子结构7.1 离子键7.2 共价键7.3 杂化轨道理论7.4 价层电子对互斥理论7.5 分子轨道理论简介7.6 金属键7.7 7.7 分子的极性和分子间力分子的极性和分子间力7.8 7.8 离子极化离子极化7.9 7.9 氢键氢键7.10 7.10 晶体的内部结构晶体的内部结构无机与分析化学无机与分析化学7.7 7.7 分子的极性和分子间力分子的极性和分子间力分子间作用力是一类比化学键弱得多的作用力，这种作用力与范德华发现的造成实际气体偏离理想气体方程的那种作用力有关，所以，又被称为范德华力范德华力。分子间作用力虽然弱，但它是决定物质的沸点、熔点、气化热、熔化热、溶解度

2、、表面张力以及粘度等物理性质的主要因素。分子间作用力本质上属于电学性质的范畴，因此分子间作用力的大小与分子的两种电学性质分子极性分子极性和变形性变形性有密切关系。一一.分子的极性和变形性分子的极性和变形性 分子中正、负电荷的集中点分别叫做“正电荷中心”和“负电荷中心”。如果正负电荷中心不重合，这样的分子就有极性，或称极性分子。两个中心称作分子的两极 正极和负极。1.1.分子的极性分子的极性 取决于分子中化学键化学键、分子的组成组成和几何构型几何构型。共价键是否有极性，决定于成键的两个原子间共用电子对是否有偏移，即成键的两个原子的电负性是否相等。多原子分子多原子分子的极性的极性:不能单从键的极性

3、来判断，分子的极性还取决于分子的组成和分子的几何构型。同核：O3，S8，P4；异核：BF3，CH4，CO2，NH3，H2OOHH104.7COO极性分子非极性分子双原子分子双原子分子的极性的极性:分子是否有极性取决于所形成的键键是否有极性，有极性键的分子一定是极性分子。同核：H2，O2，N2；异核：HX,CO2.分子分子的偶极矩的偶极矩 分子按极性强弱可分成离离子子型型、极极性性和非非极极性性分子三类。分子的极性常用偶极矩衡量。偶偶极极矩矩：极性分子正/负电荷中心的电荷量q与正/负电荷中心间的距离d的积，即：=qd 偶极矩是矢量，方向从正到负方向从正到负，单位库米（Cm）。3.3.分子的变形性

4、分子的变形性诱诱导导偶偶极极的的产产生生:当非非极极性性分分子子置于电场中时，分子中带正电荷的原子核将被吸引向电场负极，而电子云则被吸引向电场正极，其结果是原子核与电子云发生相对位移，使原来重合的正正、负负电电荷荷中中心心彼彼此此分分离离，而使分子出现偶极，这种偶极称为诱导偶极诱导偶极。分子的变形极化分子的变形极化:在外电场作用下，分子的正、负电荷中心分离而产生诱导偶极的过程。分子的变形性分子的变形性:分子中因电子云与核发生相对位移而使分子外形发生变化的性质。分子越大，越易变形。4.4.分子的极化率分子的极化率 非极性分子的诱导偶极的大小与外加电场强度E成正比，引入比例常数，得：诱导偶极 =E

5、 E 为分子的诱导极化率，简称极化率，用以衡量分子在电场作用下变形性的大小。极性分子本身就存在着偶极，这种偶极矩称为固有偶极固有偶极或永久偶极永久偶极。在外电场作用下，极性分子会顺着电场整齐地排列，这一过程叫做分子的定向极化定向极化。在电场的作用下，极性分子也会发生形变，使正、负电荷中心之间的距离增大，产生诱导偶极诱导偶极。这时分子的偶极为固有偶极与诱导偶极之和，分子的极性有所增加。极性分子本身就是一个微电场，极性分子与极性分子之间，极性分子与非极性分子之间，同样也会发生极化作用。这种极化作用对分子间力的产生，有重要的影响。二、分子间力（范德华力）分子间普遍存在的相互作用，对物质物理性质的影响

6、是多方面的。液态分子间力越大，气化热就越大，沸点就越高；固态分子间力越大，熔化热越大，熔点也就越高。分子间力对液体的互溶度以及固态、气态非电解质在液体中的溶解度也有一定的影响。在不同类型的化合物中，产生分子间力的机理虽然不尽相同，但在不发生化学反应的前提下，本质上都属于静电作用力的范畴。3.3.色散力：色散力：分子间由于瞬时偶极所产生的作用力。分子中的电子和原子核在不停的运动过程中，会使电子云与原子核之间经常发生瞬间的相对位移瞬间的相对位移，产生瞬时偶极瞬时偶极。每个瞬时偶极存在的时间虽然极为短暂，但瞬时偶极不断出现，异性相邻的状态不断重现，使非极性分子只要接近到一定的距离，就始终存在着一种持

7、续不断的相互作用力。1.1.定向力定向力(取向力取向力):):极性分子固有偶极间的相互作用力。2.2.诱导力：诱导力：极性分子间,极性分子与非极性分子间,因诱导偶极矩而产生的作用力。色散力的形成：li分子中产生瞬时偶极矩 i j 未被诱导lj分子被诱导产生偶极矩 i j 影响分子间相互作用的主要因素：定向力还与温度和分子的极性强弱有关，温度越高，分子定向越困难，因此定向力越弱；分子的偶极矩越大，定向力越强。诱导力与极性分子的极性强弱和非极性分子的变形性有关，极性分子的偶极矩越大，非极性分子的极化率越大，诱导力也越强。分子间的色散力主要随相对分子质量的增加和分子变形性的增大而加强。多数情况下，色

8、散力是主要的（p160表7-6）分子间作用力对物质物理性质的影响 7.8 7.8 离子极化离子极化 在离子的电场作用下，使周围带异号电荷的离子的电子云发生变形，这一现象称为离子极化。离子极化的强弱决定于离子的两方面性质：离子的极化力和离子的变形性（极化率）。离子极化力大小离子极化力大小主要取决于：离子的半径半径越小，极化力越大；离子的电荷高，极化力大；在半半径径和和电电荷荷相相近近时时，离子的电子构型也影响极化力，其大小次序是：18，18+2电子构型 917电子构型 8电子构型Cu+,Zn2+,Ga3+3s23p63d10（18电子）In+,Sn2+,Sb3+4s24p64d105s2（18+

9、2电子）Fe3+3s23p63d5（9-17电子）K+,Ca2+3s23p6 （8电子）离子变形性大小离子变形性大小主要取决于：离子半径越大，变形性越大；负离子电荷越高（离子半径大），变形性越大，正离子电荷越高（离子半径小），变形性越小；电子构型对变形性的影响 18、917电子构型 8电子构型一般说来，正离子半径小，负离子半径大，所以正离子极化力大，变形性小，而负离子正相反，变形性大，极化力小。因此，通常情况下只考虑正离子对负离子的极化通常情况下只考虑正离子对负离子的极化。如果正离子也有一定变形性，则也可被负离子极化，极化后的正离子反过来增强了对负离子的极化，这种得到了加强的极化作用称附加极化

10、附加极化。随着极化作用的增强，负离子的电子云会显著地偏向正离子，使离子键向共价键过渡使离子键向共价键过渡。离子极化对化合物性质的影响1.熔点、沸点熔点、沸点 NaCl,MgCl2,AlCl3，极化力的顺序是：Na+Mg2+Al3+，熔点分别是：810C、714C、192C(230kPa)2.溶解度溶解度 AgF,AgCl,AgBr,AgI,变形性：F Cl Br I AgF仍保持为离子型，在水中易溶；随着Cl、Br、I离子的半径依次增大，变形性也随之增大，这三种卤化银共价性依次增加，溶解度依次降低。3.3.离子的颜色离子的颜色在一般情况下，如果组成化合物的正、负离子都无色，该化合物也无色；若其

11、中一种离子有色，化合物就呈现该离子的颜色。如：K+无色，CrO42-黄色，K2CrO4呈黄色。Ag+无色，而Ag2CrO4却呈砖红色，而不是黄色；Ag+和I-都无色，而AgI却呈黄色。这些都与Ag+具有较强的极化作用有关。影响颜色的因素很多，离子极化只是其中的一个原因。7.9 氢键氢键氢键的形成：当H原子与电负性大的非金属原子X（F、O、N、S等）形成共价键时，电子对被强烈吸向X原子，使H原子几乎成为“裸裸”质子质子，这种“裸”质子能以静电引力作用于另一共价键中的电负性大的原子形成氢键氢键，结果是H原子成为两个电负性大的原子之间的桥原子桥原子。如果两个电负性大的原子不属于同一个分子，就称为分子

12、间氢键分子间氢键；如果两个电负性大的原子属于同一个分子，就称为分子内氢键分子内氢键。氢键的特点：键长特殊：FH F 键能小 E(FH F):2540kJ/mol 具有饱和性和方向性XHY1802 氢键通常是物质在液态时形成的，但形成后有时也能继续存在于某些晶态甚至气态物质之中。能够形成氢键的物质很多，如：水、水合物、氨合物、无机酸和某些有机化合物。氢键的存在，影响到物质的某些性质（熔点、沸点、溶解度、粘度、密度等）。分子间氢键和分子内氢键对化合物性质的影响往往不同。如：如：对位和邻位硝基苯酚的沸点分别为110C和45C。是因为对硝基苯酚可以形成分子间氢键，邻硝基苯酚形成分子内氢键。7.10 7

13、.10 晶体的内部结构晶体的内部结构 固体物质按原子（或分子）排列的有序和无序分为晶体晶体（crystal）和无定形物质无定形物质（amorphous solid）。晶体具有一定的一定的几何形状，是由组成晶体的质点（原子、分子、离子）在空间中周期性排列而构成的。如：氯化钠、金刚石、石英等。无定形物质没有规则的几何形状，其内部质点排列没有规律。如：玻璃、石蜡、橡胶等。气态、液态物质和无定形物质在一定条件下也可以转变成晶体。晶体的类型：晶体的类型：l按晶体的对称性（晶胞形状）按晶体的对称性（晶胞形状）分为7个晶系：立方晶系、四方晶系、六方晶系、菱形晶系、斜方晶系、单斜晶系和三斜晶系。l按结构单元（

14、质点）间作用力按结构单元（质点）间作用力分为：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。各种晶体的结构和特征各种晶体的结构和特征晶体的共性：晶体的共性：晶体的周期性结构使它具有下列共同性质：1.均匀性 2.各向异性 3.自发地形成多面体外形 4.对称性 5.恒定的熔点 6.衍射效应离子晶体离子晶体：密堆积空隙的填充阴离子：大球，密堆积，形成空隙阳离子：小球，填充空隙规则：阴阳离子相互接触稳定配位数大稳定三种典型的离子晶体1.NaCl型型晶胞中离子的个数:晶格:面心立方配位比:6:6红球红球绿球绿球2.CsCl型型晶胞中离子的个数:晶格:简单立方配位比:8:8晶胞中离子的个数:3.ZnS型型(立方型立方型)晶格:面心立方配位:4:4半径比半径比(R+/R-)规则规则:半径比(R+/R-)值：构型 0.2250.414 ZnS 0.4140.732NaCl 0.7321.000CsCl本章重点：本章重点：运用离子键理论解释离子型化合物的共性；离子的主要性质对离子键、离子型化合物性质的影响规律。运用共价键的三种主要理论（杂化轨道、价层电子对互斥、分子轨道）分析共价化合物的成键过程、一些性质、空间构型。运用金属键理论解释金属的一些共性。本章难点：本章难点：l离子键与共价键的区分，多种化学键的共同作用。l各种共价键理论的适用范围。