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物质结构基础.ppt

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二、共价键理论1.经典共价键理论:原子间通过共用电子对达到稳定的希有气体的原子结构缺点:能稳定存在(1)(2)共价键的特性(3)共价键的本质第95页,共147页,星期日,2025年,2月5日2.现代价键理论(1)共价键的本质以H2分子的形成为例来说明共价键的形成H2形成过程能量的变化图当具有自旋反平行的成单电子的原子相互接近时,其原子轨道重叠相加,核间产生电子云密度较大的区域,把两个核紧密地吸引在一起使体系能量下降的这种结合力就是共价键。第96页,共147页,星期日,2025年,2月5日(2)价键理论的要点若A、B两个原子各有一个单电子且自旋方向相反,则这两个成单电子可以互相配对形成稳定共价单键。这对电子为A、B两原子所共有。如果A、B各有两个或三个未成对的电子,则自旋相反的单电子可两两配对形成共价双键或叁键。b.成键电子的原子轨道重叠得越大,两核间几率密度最大形成的键也就越牢固,这常被称为轨道最大重叠原理(或电子云重大重叠原理)c.形成配位共价键第97页,共147页,星期日,2025年,2月5日(3)共价键的特性a.共价键具有饱和性一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋方向相反的电子配对成键如PCl5P[Ne]3S23P3b.方向性:原子轨道要求尽量的最大重叠共价键形成方向非共价键形成方向第98页,共147页,星期日,2025年,2月5日(4)共价键的类型a.σ键

???由于原子轨道之间重叠的情况不同,可以形成不同类型的共价键.我们把原子轨道沿着键轴方向以“头碰头”的方式进行重叠而形成的共价键称为σ键。常见的有s-s,px-s和px-px这三种类型的σ键,它们的轨道重叠图形如图4-7所示:s-sp-sp-p几种类型的σ键的轨道立体图形第99页,共147页,星期日,2025年,2月5日b.π键原子轨道以“肩并肩”(或平行)的方式发生轨道重叠形成的共价键称为π键。如py-py和pz-pz,采用这种重叠方式形成的键,通过键轴有一个镜面,上下两部分波函数符号相反,所以具有镜面反对称性.Py-Py或Pz-Pzπ键的波函数图形π键的轨道图形第100页,共147页,星期日,2025年,2月5日c.σ键与π键性质的比较重叠方式对称情况重叠程度键能化学活泼性σ键“头碰头”沿键轴方向呈圆柱型对称大大不活泼π键“肩并肩”镜面反对称小小活泼两个原子之间除可形成一个σ键外,还可形成一个或者两个π键,如N2分子中就存在一个σ键和两个π键.例如:第101页,共147页,星期日,2025年,2月5日3.分子轨道理论(MO法)a.分子内电子在整个分子范围内运动,运动状态可以用波函数(Ψ)来描述,Ψ称为分子轨道。b.分子轨道是由原子轨道线性组合而成,几个原子轨道可以组合成几个分子轨道原子轨道核间电子密度能量成键轨道同号叠加增加低于原子轨道反键轨道异号叠加稀疏高于原子轨道第102页,共147页,星期日,2025年,2月5日c.成键基本原则①能量近似原则②轨道最大重叠原则③对称性匹配原则:只有对称性相同的原子轨道才能组成分子轨道对称性相符:原子轨道同号部分重叠,成键组合对称性不相符:原子轨道异号部分重叠,反键组合除s-s,p-p外还有:第103页,共147页,星期日,2025年,2月5日(1)s区元素,包括IA族,IIA族。其价层电子构型为ns1~2,属于活泼金属。(2)p区元素,包括IIIA族,IVA族,VA族,VIA族,VIIA族,0族(也称为VIIIA族)。其价层电子构型为ns2np1~6。(3)d区元素,包括IIIB族,IVB族,VB族,VIB族,VIIB族和VIII族。其价层电子构型一般为(n-1)d1~10ns0~2。(4)ds区元素,包括IB族和IIB族,过渡金属,价层电子构型为(n-1)d10ns1~2(5)f区元素,包括镧系和锕系元素,价层电子构型为(n–2)f0~14(n–1)d0~2ns2第63页,共147页,星期日,2025年,2月5日5.原子的电子层结构和族的关系(1)主族族数

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