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1、,无机化学多媒体电子教案,第六章 分子结构与性质,第一节 键参数,键参数,表征化学键性质的物理量,如 键能、键长、键角,6-1-1 键能,如,键能越大，化学键越牢固,6-1-1 键能,对多原子分子, 键能=逐级解离能的平均值 H2O(g) H(g) + OH(g) D (HOH) = 498 kJmol-1 OH(g) H(g) + O(g) D (OH) = 428 kJmol-1 E (OH)=D (HOH)+D (OH)/2=463kJmol-1,6-1-2键长,6-1-2 键长(Lb),6-1-3 键角,无机化学多媒体电子教案,第六章 分子结构与性质,第二节 价键理论,共价键理论,现代
2、价键理论是建立在量子力学 基础上的，主要有：,价键理论：认为成键电子只能在以化 学键相连的两原子间的区 域内运动,分子轨道理论：认为成键电子可以在 整个分子区域内运动,6-2-1 共价键,实验测知: H2 核间距74pm H 玻尔半径53pm,说明H2分子形成时： 成键电子的轨道发生了重叠，使核间形成了 电子概率密度较大的区域，削弱了两核间的 正电排斥，增强了核间电子云对核的吸引， 使体系能量降低，形成共价键,共价键：原子间由于成键电子的原子轨道 重叠而形成的化学键,共价键的形成以H2为例,价键理论(电子配对法)要点,共价键特征,饱和性:原子有几个未成对的价电子, 一般 只能和几个自旋方向相反
3、的电子配对成键,在特定的条件下，有的成对的价电子能被拆开为单电子参与成键,例,共价键特征,方向性:为满足最大重叠原理，成键时原 子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠,不能成键,能成键,原子轨道的重叠,只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，原子间的概率密度才会增大,形成化学键,原子轨道重叠的对称性原则,共价键的类型,键、键、键,对键轴(x轴)具有圆柱形对称性,电子：形成键的电子,对xy平面具有反对称性,即重叠部分对xy平面的上、下两侧，形状相同、符号相反,电子：形成键的电子,例 N2,价键结构式,NN,分子结构式,化学键示意图,或 :NN:,配位共价键,2. 另一个原子价层有空轨道(电子接受体),例
4、CO,6-2-2 离子键,离子键,键型过渡,越大，键的极性越强。,极性键含有少量离子键和大量共价键成分， 大多数离子键只是离子键成分占优势而已。,键型过渡, 2.1-2.1=0 2.5-2.1=0.4 2.8-2.1=0.7 3.0-2.1=0.9 4.0-2.1=1.9 4.0-0.9=3.1,第二节 结束,第六章 分子结构与性质,无机化学多媒体电子教案,第三节分子的几何构型,无机化学多媒体电子教案,第六章 分子结构与性质,第三节 分子的几何构型,6-3-1 价键理论的局限性,如 CH4,应形成四个CH 键不完全相同。与实际不符,6-3-2 杂化轨道理论,杂化轨道理论的要点,为解决价键理论的
5、局限性，鲍林在价键 理论中引入了杂化轨道的概念,杂化轨道理论的要点,杂化轨道理论的要点,杂化类型,例 BeCl2,杂化类型,sp2杂化个s 轨道+2个p 轨道,杂化类型,sp2杂化个s 轨道+2个p 轨道,杂化类型,sp3杂化个s 轨道+3个p 轨道,杂化类型,sp3杂化个s 轨道+3个p 轨道,例 CH4,杂化类型,不等性sp3杂化,例 NH3,N,杂化类型,不等性sp3杂化,例 H2O,O,不等性sp3,折线(V)形,其它杂化类型 如 s-p-d 或 d-s-p,例 SF6 sp3d2杂化,束,第三节 结束,第六章 分子结构与性质,无机化学多媒体电子教案,无机化学多媒体电子教案,第六章 分
6、子结构与性质,第四节 分子轨道理论,不能解释有的分子的结构和性质,如 O2,O O,2s 2s,2p 2p,OO,O=O,根据价键理论，氧分子中有一个键和一个 键，其电子全部成对。 但经磁性实验测定，氧分子有两个不成对 的电子，自旋平行，表现出顺磁性。,价键理论的局限性,如 O2,O O,2s 2s,2p 2p,OO,O=O,价键理论的局限性,6-4-1 分子轨道的基本概念,6-4-2 分子轨道的形成,s-s原子轨道的组合,p-p原子轨道的组合,6-4-2分子轨道的形成,6-4-3 分子轨道的能级,每种分子的每个分子轨道都有确定的能量， 不同种分子的分子轨道能量是不同的， 可通过光谱实验确定。
7、,O2、F2分子的分子轨道能级,能量,O2、F2分子，分子轨道的能级,1s,1s,2s,2s,2p,2p,A.O M.O A.O,例 F2,1s,1s,2s,2s,2p,2p,A.O M.O A.O,能量,能量,A.O M.O A.O,1s,1s,2s,2s,2p,2p,例 N2,6-4-4 分子轨道的应用,推测分子的存在和阐明分子的结构,描述分子的结构稳定性,键级分子中净成键电子数的一半,注意：键级只能粗略估计分子稳定性的相 对大小，实际上键级相同的分子稳 定性也有差别。,+,预言分子的磁性,顺磁性是指具有未成对电子的分子在 磁场中顺磁场方向排列的性质 具有此性质的物质顺磁性物质,反磁性是指
8、无未成对电子的分子在磁 场中无顺磁场方向排列的性质 具有此性质的物质反磁性物质,1s,1s,2s,2s,2p,2p,A.O M.O A.O,例 O2,1个键、 2个三电子键,O2为顺磁性物质,第四节 结束,第六章 分子结构与性质,无机化学多媒体电子教案,第五节分子间力和氢键,无机化学多媒体电子教案,第六章 分子结构与性质,第五节 分子间力和氢键,分子间力,气体液化成液体，液体凝固成固体。 表明在物质分子间还存在着相互作用力， 这种分子间力称为范德华力。,分子间力是决定物质的沸点、熔点、 气化热，熔化热、溶解度、表面张力、 粘度等性质的主要因素。,6-5-1 分子的极性和变形性,6-5-1 分子
9、的极性和变形性,分子的极性,电荷中心正电荷或负电荷的集中点,如果分子的正电荷中心和负电荷中 心不重合在同一点上, 那么分子就具有 极性。,分子的极性,两个相同原子组成的分子，正、负电荷中心重合，不具有极性，为非极性分子。,例 H2,不同原子组成的分子，负电荷中心比正电荷中心更偏向电负性大的原子，使正、负电荷中心不重合，为极性分子。,即 双原子分子 分子的极性取决于键的极性 有极性键的分子一定是极性分子 极性分子一定含有极性键,分子的极性,多原子分子,例 H2O,极性分子,CO2,非极性分子,分子的极性,键的极性 取决于成键两原子共用电子对的偏离,分子的极性 取决于分子中正、负电荷中心是否重合,
10、分子类型,分子的极性,分子中电荷中心的电荷量(q)与正、负电荷中心距离(d)的乘积,=q d,d偶极长度; 库米(Cm),=0 非极性分子 极性分子,越大, 分子极性越强,根据可以推断某些分子的几何构型 如 CS2 =0 则为直线形分子 SO2 =5.33 则为V形分子,分子的变形性,分子的变形性,极性分子,固有偶极 诱导偶极,分子的偶极=固有偶极+诱导偶极,极性分子本身是个微电场，因而: 极性分子与极性分子之间， 极性分子与非极性分子之间 也会发生极化作用,6-5-2 分子间力,6-5-2 分子间力,分子间力的种类,色散力 诱导力 取向力,分子间力的产生,非极性分子正负电荷中心重合，分子没有
11、极性。但电子在运动，原子核也在不停地振动。使原子核与电子云之间发生瞬时的相对位移。正、负电荷中心暂时不重合，产生瞬时偶极。这种瞬时偶极尽管存在时间极短, 但电子和原子核总在不停地运动, 瞬时偶极不断地出现。,色散力分子间由于瞬时偶极 所产生的作用力,分子间力的产生,1. 由于电子与原子核的相对运动，极性分子也会出现瞬时偶极，所以非极性分子与极性分子之间也存在色散力。,2. 非极性分子在极性分子固有偶极作用下，发生变形，产生诱导偶极，诱导偶极与固有偶极之间的作用力称为诱导力。,分子间力的产生,3. 存在色散力。,2. 极性分子定向极化后，会进一步产生诱 导偶极，存在诱导力。,1. 极性分子相互靠
12、近时，发生定向极化， 由固有偶极的取向而产生的作用力称 为取向力。,分子间力的产生,分子间力的特点,分子间力的影响因素,分子间距离：分子间距离越大， 分子间力越弱,分子间力对物质性质的影响,分子间力对物质性质的影响,溶质或溶剂分子的变形性越大， 分子间力越大，溶解度越大。,6-5-3氢键,6-5-3 氢键,t/,周期数,2 3 4 5 2 3 4 5,同周期氢化物熔、沸点随相对分子质量的增大而升高，但NH3、H2O、HF特殊。,100 0 -100 -200,NH3,PH3,AsH3,HF,HCl,HBr,HI,H2O,H2S,H2Se,H2Te,熔点,沸点,氢键的形成,如,F的电负性大，其共用电子对强烈偏向F， H只有一个电子，其电子云偏向F后, 几乎 呈质子，对附近另一个HF分子中的F产生 静电吸引作用, 该静电吸引作用力为氢键。,氢键的形成,如,氢键的强度,如 H2O 氢键键能为1883 kJmol1 OH键能为463 kJ mol1,分子内的氢键,如,氢键形成对物质性质的影响,分子间的氢键存在使熔、沸点升高,如 HF、H2O、NH3,分子内的氢键存在使熔、沸点降低,如,氢键形成对物质性质的影响,在极性溶剂中，若溶质和溶剂间存在氢键, 则会使溶质的溶解度增大,如 HF、NH3 在H2O的溶解度较大,第五节 结束,第六章 分子结构与性质,无机化学多媒体电子教案,
