第六章分子结构和晶体结构.ppt
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第六章 分子结构与晶体结构;1.掌握杂化轨道理论、
2.掌握两种类型的化学键(离子键、共价键)。
3.了解现代价键理论和分子轨道理论的初步知识,讨论分子间力和氢键对物质性质的影响。 ;分子结构包括;§1 共价键理论 ;1-1共价键的形成
1. 氢分子共价键的形成和本质 (应用量子力学)
当两个氢原子(各有一个自旋方向相反的电子)相互靠近,到一定距离时,会发生相互作用。每个H原子核不仅吸引自己本身的1s电子还吸引另一个H原子的1s电子, 平衡之前,引力>排斥力, 到平衡距离d,能量最低: 形成稳定的共价键。
H原子的玻尔半径:53pm,说明H2分子中两个H原子的1S轨道必然发生重叠,核间形成一个电子出现的几率密度较大的区域。 这样,增强了核间电子云对两核的吸引, 削弱了两核间斥力, 体系能量降低,更稳定。 (核间电子在核间同时受两个核的吸引比单独时受核的吸引要小,即位能低,∴能量低)。;2. 价键理论要点
① 要有自旋相反的未配对的电子
H↑+ H↓ -→ H↑↓H 表示:H:H或H-H
② 电子配对后不能再配对 即一个原子有几个未成对电子,只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子成键。 如:N:2s22p3,N≡N或NH3
这就是共价键的饱和性。
③ 原子轨道的最大程度重叠
(重叠得越多,形成的共价键越牢固) ;3. 共价键的类型
① σ键和π键(根据原子轨道重叠方式不同而分类)
s-s :σ键,如:H-H
s-p :σ键,如:H-Cl
p-p :σ键,如:Cl-Cl ??π键,
单键:σ键
双键:一个σ键,一个π键
叁键:一个σ键,两个π键 ;例:N≡N ;σ键的重叠程度比π键大,∴π键不如σ键牢固。
;② 非极性共价键和极性共价键
根据共价键的极性分(电子云在两核中的分布),由同种原子组成的共价键为非极性共价键。
例: H2 ,O2 ,N2等
一般来说,不同种原子组成的共价键为极性共价键。
;例: HCl,H2O,NH3等
共价键极性的强弱,可由成键原子的电负性的大小来表示。极性共价键是非极性共价键和离子键的过渡键型。;③ 配位共价键(配位键) :原子或离子有空轨道 ,有孤对电子。;4.共价键的特征
饱和性:一个原子有几个未成对电子,???只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子配对成键。
方向性:共价键尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向形成。
如形成HCl时,只有氢原子沿着X轴与氯原子的P轨道成键时,轨道重叠最多。;1-2 键参数
表征共价键的物理量叫键参数。
键能:共价键的强度
键长、键角:以共价键形成的分子的空间构型(几何构型 );1. 键能:衡量共价键强弱的物理量。
指298.15K,101.3KPa条件下,
AB(g)-→ A(g)+ B(g) 所需的E(KJ/mol)
双原子分子,其键能 = 离解能D,如Cl2 ,HCl
多原子分子,指的是平均键能: ;2.键长(用X射线法):
成键的两个原子核之间的距离。
两个原子共价半径之和 = 键长
键长越短,键能越大,共价键越牢固。 ;3.键角
;§2 杂化轨道理论和分子的几何构型 ;2-2 杂化轨道的类型和体系分子的几何构型
1. SP杂化和分子的几何构型
一个S轨道和一个轨道P 之间进行的杂化。
例: HgCl2 Hg 5d106s2 ;2. SP2杂化和分子的几何构型
一个S轨道和二个轨道P 之间进行的杂化.
例:BF3 ;3. SP3杂化和分子的几何构型
一个S轨道和三个轨道P 之间进行的杂化.
例:CCl4 ; 2-3 不等性杂化
1. 有孤对电子参加的不等性杂化
①H2O分子的几何构型
孤对电子不成键,能量较低,对成键电子云排斥更大,使两个O-H键角压缩成104.5O,(而正四面体型为109.5O) (两孤对电子之间夹角>109.5O)
斥力:
孤对电子-孤对电子>孤对电子-成键电子>成键电子-成键电子 ;②NH3的几何构型 ;电子对数; §3 离子键 ; 阴阳离子间具有静电引力,两原子的电子云间存在排斥力,两原子核间存在相互吸引力,当两原子接近到一定距离,引力=斥力,(此时整个体系能量最低),形成离子键。;2.离子键的特征
① 本质:阴、阳离子间的静电引力
② 无方向性、饱和性
只要空间允许,尽可能多地吸引带相反电荷的离子(任何方向,尽可能多)。但总体来说,有一定比例。;3-2 离子的特性
1. 离子的电荷
简单离子的电荷由原子得到或失去形成的,其电荷绝对值为得失的电子数。
离子化合物AmBn:An+,Bm-
2. 离子的电子层结构
简单阴离子的电子构型,一般与同周期希有气体原子
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