分子结构与晶体结构课件.ppt

??????分子結構與晶體結構?主要討論結構、化學鍵(chemicalbond)和分子力等問題。表徵化學鍵性質如鍵能、鍵長、鍵角等鍵參數。第一節?????共價鍵一、鍵參數1、鍵焓?H?b定義：氣態分子每斷裂1mol某鍵時的焓變。Cl2(g)?2Cl(g)（標態）；?H?b(Cl-Cl)=242kJ·mol-1=?U?b(Cl-Cl)，鍵能可作為衡量化學鍵的牢固程度，?H?b?，鍵牢固?。2、鍵長Lb定義：分子內成鍵兩原子核間的平均距離Lb(pm)，其可根據x射線衍射或分子光譜測得。LbrA+rB（共價半徑），如H-H：Lb=74.0pm，Cl-Cl：Lb=198.8pm，rH=37.0pm，rCl=99.4pm，rH+rCl=136.4pmLb(H-Cl)=127.4pm，但有時，rA+rB=Lb(A-B)；Lb?，鍵牢固?。Lb(C-C)=154pmLb(C=C)=134pmLb(C?C)=120pm?H?b(C-C)=356?H?b(C=C)=598?H?b(C?C)=8133、鍵角?分子中兩個相鄰化學鍵之間的夾角（?）。如NH3分子中?=107?18’，CH4中?=109?28’，分子的幾何構型是由鍵長、鍵角決定的（兩個要素）。離子型化合物是由電負性相差很大的不同原子間形成的化合物，那麼電負性相差很小的情況又如何呢？電負性相差很小或相同的原子之間形成的物質――共價物質。二、價鍵理論歷史：LewisGN理論（1916年）未能說明共價鍵的本質（方向性和飽和性）。隨著量子力學的建立和近代原子結構理論的發展，在1927年W.Heitler和F.London將量子力學應用到分子結構中，得到了H2分子的薛定格方程解，才搞清了共價鍵的本質。1935年建立了共價鍵理論：VB理論（著眼於鍵合原子間的電子配對和原子軌道重疊）；MO理論（原子?分子後，電子重新分佈在分子軌道上）。前者較為直觀形象，易為接受，應用較為普遍。這兩種理論相互借鑒，取長補短！1、共價鍵的形成和本質：A、通過解的薛定格方程所得曲線如圖：B、核間幾率密度分佈（??同向為排斥態，??反向為吸引態）；C、共價鍵的本質：兩個氫原子接近到一定距離時，自旋相反的1s電子進行配對，原子軌道(?1s)有效重疊，核間形成電子雲密集區減少了兩核斥力(++)，加強了兩核吸引(+-+)，E?，由此可見，共價鍵是兩個具有成單電子的原子的電子雲相互重疊形成的共用電子對；重疊的程度?，形成的化學鍵穩定性?。E??74pm??R/pm2、價鍵理論的要點（電子配對法）：即電子配對原理，軌道最大重疊原理。A、電子配對原理（自旋相反的未成對電子進行配對）：a.基態原子配對成鍵――如H2、Cl2、HCl之間的鍵，中心原子有n個成單電子即能形成n個共價鍵（共價鍵的飽和性）；b.激發成鍵――如CH4，6C：2s22p2?6C*：2s12px12py12pz1(激發)；條件：由於電子激發是成鍵過程中誘發的，所以激發成鍵的條件是激發能要小於成鍵能，即激發所需的能量要靠成鍵釋放的能量來補償的。如35I：5s25p5，與F反應可形成IF、IF3、IF5、IF7，原因是I的5s、5p、5d同層激發能小，易於激發成鍵；而N能形成NH3但不能形成NH5？要形成NH5，電子要激發到3s上，而E3sE2s，激發能大。一般地，激發只在同層或價層軌道上發生。如PCl5；c.配位成鍵：如NH3?H3N?H，配位鍵一經形成，即與另三個共價鍵完全相同（電子的不可區分性）。由此可見，共價鍵數目是受到價電子數或同層原子軌道數所決定的，也即共價鍵具有飽和性；B、原子軌道最大重疊原理：配對電子的原子軌道(?)力圖最大程度地重疊，以使核間電子雲密集，將鍵合原子牢固地結合在一起。原子軌道相互重疊時（重疊處電子雲密度大）要考