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1、1,四、价层电子对互斥理论 要点： 分子或离子的空间构型决定了中心原子周围的价层电子数。 价层电子对尽可能彼此远离，使它们之间的斥力最小， 通常采取对称结构,2,2. 推断分子或离子空间构型的步骤： （1）确定中心原子价层电子对数 价层电子对数 = (中心原子价电子数 + 配位 原子提供的电子数 - 离子电荷代数值)/ 2 H和(X)卤原子各提供一个价电子，O和S 提供的电子数为0。 卤素作为中心原子时，提供的价电子数为7。 O、S作为中心原子时，提供的价电子数为6。,3,例： 价电子数 价电子对数,NH4+ N = 5 + 4 - 1=8,CCl4 N = 8,NO2 N = 5,ICl2-
2、 N = 10,OCl2 N = 8,PO43- N = 5+3 = 8,4,4,4,2.5,5,4,4,(2) 根据中心原子价层电子对数，找到相应电子 对的排布，这种排布方式可使电子对之间的 斥力最小。 电子对数 2 3 4 5 6 电子对排布 直线 平面三角 四面体 三角双锥 八面体 (3) 分子的构型取决于中心原子的价层电子对 数目及电子对的构型。 NH3 CH4 AsH3 SF2 SF4 ClF3,5,(4) 配位原子按相应的几何构型排布在中心原 子周围，每1对电子连结1个配位原子，剩 下未结合的电子便是孤对电子，孤对电子的 位置会影响分子的空间构型。H2O ICl2- SF2 SF4
3、 ClF3 XeF2 XeF4 IF5,6,原则: 孤对-孤对的排斥力 孤对-成键电子对的 排斥力 成键 - 成键电子对的排斥力 在包括有多重键的分子中,多重键作单键处理, 多重键对成键电子对的排斥力大小次序为: 叁键 双键 单键 中心原子相同时,配体电负性变大,键角变小。 (由于对成键电子对吸引力较大，使共用电子对 离中心原子较远,占据空间角度较小). NF3和 NH3 SCl2 和 SF2 配位原子相同时,随中心原子电负性变小,键角 减小. NH3 PH3 OH2 SH2 P188表 8-11,7,8,9,10,11,五、分子轨道理论 问题： B2 、O2 的磁性 （顺磁性）？ H2+可以
4、 稳定存在，？ 1932年，R. S. Mu lliken F. Hund 1. 理论要点： 分子中电子在整个分子范围内运动。分子中电子的运动状态称为分子轨道。分子轨道是由原子轨道组合成的。 (2) 分子轨道数目与组成的原子轨道数目相等。 (3) 分子总能量为电子所具有能量之和 (4) 原子按一定空间位置排列后，电子逐个填 入，构成整个分子。,12,(5) 电子在分子轨道中的排布遵守三原则。 (6) 原子轨道线性组合应符合三原则。 (7) 分子轨道有轨道和轨道。 2. 不同原子轨道的线性组合 (1) s-s重叠：形成一个成键轨道 s-s， 一个反键轨道 s-s* (2) s-p重叠：形成一个成
5、键轨道 s-p， 一个反键轨道 s-p*,13,14,(3) p-p 重叠： 头碰头形成轨道 p-p, p-p* 肩并肩形成轨道 p-p , p-p*,15,p-d 重叠： 肩并肩形成轨道 p-d ， p-d*,16,(3) p-p 重叠： 头碰头形成轨道，肩并肩形成轨道 分别 记作： p-p， p-p* 和 p-p ， p-p* (4) p-d 重叠： 肩并肩形成轨道 p-d ， p-d* (5) d-d 重叠： 肩并肩形成轨道 d-d ， d-d*,17,3. 分子轨道理论的应用 (1) H2分子的形成 电子排布：( 1s) 2 (2) H2+ ：(1s)1 H2电离出一个电子得到H2+
6、体系能量下降1，可以稳定存在。 (3) He2分子： ( 1s) 2 ( 1s*) 2 稳定化能相抵 消，不能有效成键。 He2分子不会存在。 He2+存在于氦放电管中，形成三电子键,18,(4) 第二周期，同核双原子分子的分子轨道,第二周期同核双原子分子的分子轨道 能级图,19,20,第二周期，同核双原子分子的分子轨道 Li，Be， B， C， N 分子轨道为：,O， F， Ne的分子轨道为：,思考题:为什么会有二套轨道? (书195) 以上不同的排布方式可以用钻穿效应解释,21, 同核双原子分子的分子轨道表达式： Li2 6e KK: 内层电子不成键, Li2中一个键，键级为1 Be2 8
7、e 键级 = （成键电子数-反键电子数）/ 2 键级为0，不存在Be2 B2 10e 键级为1， 2个单电子 键，分子有单电子，有顺磁性。,22,键级为2 逆磁性,N2 14e,C2 12e,键级为3 二个 键 一个键,逆磁性,问题：N2 + 分子轨道电子排布式如何？ 并比较N2 + 、N2其稳定性。,23,键级为2 1个键 2个3电子键 3电子键的键能为正常键键能的一半,O2 16e,顺磁性,作业：O2+ O2- O2 O2 2- 分子轨道电子排布式如何?键级?磁性?稳定性?磁矩?键长大小的顺序？,24,F2 18e,键级为1,1 个键， 逆磁性,Ne2 20e,键级为0，氖以单原子分子存在
8、。,25,(5) 第二周期异核双原子分子轨道能级图 遵循能量近似、最大重叠、对称性原则,CO：14 N2 ： 14,有三重键，二个键一个键，逆磁性,12 22 32 42 14 52 有三重键，二个键一个键,26,N2 和CO分子轨道符号对照表,CO与N2的电子数目相同，互为等电子体。 二个或二个以上的分子(或离子), 它们的原子数相同，电子数也相同 等电子体 等电子体结构相似，性质有一定的相似性,27,例如：CO2 、N2O、 N3-、 NO2+,问题： 写出NO、NO+ 、 NO-的分子轨道电子排布式？ 磁性？键级？键长？稳定性？,22e,中心原子以键与配原子相连，整个分子或离子中还有2个
9、34键。,BO33- 、 CO32- 、 NO3- 为平面三角形构型 ClO4- 、SO42- 、PO43- 、SiO42-均为四面体结构,Xe和I-，XeF2和 IF2- ，XeF4 和IF4- 为等电子体XeO3 和 IO3-是等电子化合物，具有相同的构型,BN和 C2,28,HF分子轨道的形成,HF 的分子轨道电子排布式？ 磁性？键级？,HF: 12 22 32 14 4 键级 = 1 1个 键 逆磁性分子,29,化学键理论,价键理论(VB) 杂化轨道理论(HO) 价电子对互斥理论(VSEPR) 分子轨道理论(MO),价键理论(VB) 简明扼要 不能解释分子的几何构型,不能解释分子的磁性
10、,杂化轨道理论(HO) 可以解释分子的几何构型，但缺乏预见性,VSEPR 可以预言分子的几何构型，对d0,d5, d10的中心原子有效 但不能说明成键原理及键的强度,分子轨道理论(MO) 引入分子轨道概念，可以说明分子的成键情况，键的强弱和分子的磁性。不能解决构型问题,优缺点,30,8-4 金属键理论 （自学内容） 一、自由电子理论 要点：金属键是由共用的、能够自由流动的自由电子把许多原子粘合在一起组成的。 具有金属光泽，导电性，导热性，延展性。 二、能带理论： 要点： 金属晶体中所有的价电子认为是属于整个金 属原子晶格所有。 (2) 分子轨道数目与形成分子轨道的原子轨道数 目守恒。,31,(
11、3) 形成分子轨道间能量差很小，能量基本是连 续的，称为能带。 P198 满带 空带 导带 禁带 (4) 能带属于整个分子 ，每个能带可以包括 许多相近的能级。,32,8-5 分子间作用力 （自学内容） 一、分子间力 1. 取向力: 指极性分子间的作用力. 2. 诱导力: 极性分子 - 非极性分子之间 极性分子 - 极性分子之间 3. 色散力:非极性分子 - 非极性分子之间 极性分子 - 非极性分子之间 极性分子 - 极性分子之间 4.特点: 键能小，只有几个至几十个kJmol-1，比化学键小1-2个数量级。,33,(2) 静电短程力， 不具有方向性和饱和性。 (3) 取向力与温度有关，诱导力
12、色散力受温度影 响不大。 二、氢键 具备的条件： 1. 分子中心必须有一个与电负性很大的元素形 成强极性键的氢原子。 2. 电负性大的元素的原子必须有孤对电子，而 且半径要小。 三、氢键对化合物性质的影响 分子间氢键使化合物熔沸点升高 分子内氢键使化合物熔沸点降低,34,本章作业： p 205 11, 14, 15, 18, 39 16 , 17, 21, 24,35,本章数学要求 1.熟悉离子键、共价键、金属键的特点及它们的形 成过程； 2.理解晶格能的意义及应用BomHaber循环进行计 算，掌握晶格能对离子化合物熔点、硬度的影响。 3. 熟练掌握价键理论、杂化轨道理论、VSEPR理论 和
13、分子轨道理论的基本要点及应用。讨论分子的 空间几何构型，并由此推出中心原子的杂化态， 分析化合物的键参数及形成过程； 4. 掌握应用分子轨道理论第二周期同核或异核双原 子分子的分子轨道表达式，分析键参数； 5. 了解分子间力及氢键对物质的物理性质的影响。,36,NO2: N, 2s2 2p3 2s1 2p4 (sp2)1 (sp2)1 (sp2)1 O 2px1 2py2 34 O 2px1 2py2 V型，N-O 键级1.5，N上有单电子，因此NO2易发生双聚，NO2的N上仅有一个单电子，对N-O 成键电子对排斥作用较弱，故N-O键长缩小，键角因34存在，电子互斥作用增大而比120大。因此N
14、O2键角为132 120,2pz2 2pz1 2pz1,教材p205 习题 第16题,37,NO2+: N, 2s2 2p3 2s2 2p2 2s12p3 (sp)1 (sp)1 O 2s2 2px1 34 34 O 2s2 2px1,2py1 2py2 2py1,2pz1 2pz1 2pz2,NO2+和CO2为等电子体，N采取sp杂化，键角为180，2 + 234 N-O键级= 1 + 2(1/2) = 2,键级最大，键长最短。,38,NO2-: N, 2s2 2p3 2s2 2p4 2s12p5 (sp2)2 (sp2)1 (sp2)1 O 2s2 2px1 2py2 34 O 2s2 2px1 2py2,2pz2 2pz1 2pz1,NO2和 NO2-中的N均为sp2杂化， 2 + 134, N-O 键级1.5,但 NO2-的N有一对孤对电子，对N-O 成键电子对排斥作用，使N-O 键削弱，键长略增，键角因为孤对电子的排斥作用而减少。NO2的N上仅有一个单电子，对N-O 成键电子对排斥作用较弱，故N-O键长缩小，键角因34存在，电子互斥作用增大而比120大。,39,由VSEPR推测C
