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1、第七章 分子结构,教学课时:6学时 本章教学基本要求：1、重点掌握离子键和共价键的基本要点及其成键特征，并能运用有关理论知识分析某些物质的结构和性质之间的关系；2、掌握共价键参数和分子性质、分子间作用力和氢键的有关概念，并能运用这些概念解释有关的化学现象；3、定性了解同核双原子分子的分子轨道理论和金属键理论。,教学重点：1、离子键和共价键的基本要点及其成键特征； 2、价层电子对互斥理论；3、分子间作用力和氢键。 教学难点：1、分子轨道理论2、金属键理论,引入：前面我们已经掌握了原子的结构。那么原子又是以怎样的方式形成分子，形成分子以后分子的空间构型与分子的性质有何关系？这就是本章所要解决的问题
2、。因为只有了解了分子的结构才能了解分子的性质。 本章研究问题的思路：原子原子之间作用力即化学键。原子原子之间相对位置即空间构型。分子的空间构型物理性质、化学性质之关系，即结构决定性质。,7.1 离子键 7.2 共价键 7.3 轨道杂化理论 7.4 价层电子对互斥理论 7.5 分子轨道理论简介 7.6 金属键 7.7 分子的极性和分子间力 7.8 离子的极化 7.9 氢键 7.10 晶体的内部结构,7.1 离子键(Ionic bond),一、离子键理论的基本要点 二、决定离子型化合物性质的因素 三、晶格能,离子键：正、 负离子之间静电引力作用而形成的化学键称为离子键,以离子键结合的化合物都是以离
3、子晶体的形式存在，所以NaCl、KCl均为化学式。,一、离子键理论的基本要点,没有方向性：正负离子可近似地看成一个弥漫着电子云的圆球体，电荷分布球形对称，离子能从任何方向吸引带相反电荷的离子没有饱和性：只要空间许可，一个离子周围可同时和几个电荷相反的离子相互吸引离子键的离子性大小取决于电负性差值大小电负性差值越大，电子的偏向越明显，相互作用越强。例如 CsF：离子性： 92%，共价性：8%,离子键的特征：,NaCl 晶体示意图,离子半径：根据离子晶体中正、负离子的核间距测出的，并假定正、负离子的平衡核间距为阴、阳离子的半径之和。,二、决定离子型化合物性质的因素,1、离子半径,离子半径具有规律：
4、 （1）同一种元素的负离子半径大于原子半径而正离子半径小于原子半径，且正电荷越多，半径越小。例如：,（2）同一周期电子层结构相同的正离子的半径，随离子电荷增加而减小；而负离子的半径随离子电荷增加而增大。例如：,（3）同一主族元素的电荷相同的离子的半径，随电子层数增加而增大。例如:,一般说来，当离子所带电荷相同时，离子的半径越小，正、负离子之间的吸引力就越大，相应化合物的熔点也越高。,当离子的半径相近时，离子的电荷越高，对带相反电荷的离子的吸引力越强，离子键的强度就越大，形成的离子型化合物的熔点也越高。,2、离子的电荷,3、离子的电子层构型,（1）2 电子构型：最外层电子构型1s2，如Li+，B
5、e2+ 等。（2）8 电子构型: 最外层电子构型ns2np6，如 Na+，Ca+，Al3+ 等。（3）18 电子构型：最外层电子构型 ns2 np6nd10 ，如 Ag+ ，Zn2+ 等 。,（4）182 电子构型：次外层有18 个电子，最外层有2 个电子，电子构型为 ： ，如 等。（5）9-17电子型构：最外层有917个电子，电子构型为 ns2np6nd19，如 等。,定义：相互远离的气态正离子和气态负离子结合 成离子晶体时所释放出的能量。 注意：物态和能量及参考体系；各过程的定义及在循环中的方向；状态函数性质的应用。,三、晶格能,1、晶格能及玻恩哈伯循环,玻恩哈伯循环,一、价键理论的形成和
6、本质 二、共价键的特性 三、共价键的类型,7.2 共价键(Valence bond ),1、经典共价学说 (1916年，Lewis提出）,共价键：由共用电子对形成的化学键 （分子中的原子通过共用电子对使每一个原子达到稳定的稀有气体电子结构）,一、价键理论的形成和本质,理论缺陷：为什么两个互斥的电子能结合在一起不能说明共价键形成的本质,自旋相反的氢原子相互靠近：原子轨道重叠，两核间电子云密度增大，体系能量降低，形成稳定的化学键(基态) 自旋平行的氢原子相互靠近：两核间电子云密度稀疏，体系能量升高，不发生原子轨道重叠，无法成键(排斥态),2、价键理论 (1927年，海特勒伦敦提出）（Valence
7、 Bond Theory，VB）,Heitler 和 London 用量子力学处理氢分子形成的过程中得到氢分子的能量与核间距之间的关系曲线。,H2分子的形成过程：,由H2 分子的形成总结出共价键形成过程中的现象,电子自旋方式相反的两个氢原子互相接近时，两个氢原子的1s轨道发生重叠，两个原子核间形成一个电子出现的概率密度较大的区域，一方面降低了两个原子核间的正电排斥，另一方面增加了两个原子核对核间电子出现的概率密度较大区域的吸引。而电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时，两个原子轨道异号叠加，两核间电子出现的概率密度降低，增大了两个原子核的排斥力，使系统能量升高，不能形成化学键。,（1）自旋方式
8、相反的未成对电子配对形成共价键。 （2）单电子数价键数，这是共价键的饱和性。 （3）成键的原子轨道重叠越多，两核间电子出现的概率密度就越大，形成的共价键就越牢固。这就是原子轨道最大重叠原理（方向性）。,3、价键理论的要点,二、共价键的特性,饱和性：一个原子含有几个未成对电子就只能 与几个自旋相反的电子配对成键,单电子数价键数,例：H 一个未成对电子， H2一个共价键,例： 二个未成对电子， O2二个共价键,+,+,+,零重叠(无效重叠),正重叠(有效重叠),负重叠(无效重叠),方向性：轨道必须满足最大重叠沿着原子轨 道最大重叠的方向重叠才能成键,键沿着键轴方向重叠（“头碰头”重叠）轨道重叠程度
9、大,键较稳定AB两原子成键，必须有一个也只有一个键,1、按原子轨道重叠方式分： 和键,三、共价键的类型, 键沿着键轴垂直方向重叠 （“肩碰肩” 重叠）轨道重叠程度小于 键,键稳定性小于 键AB两原子成键，可以有0个，1个，2个 键,N2分子的结构：,2px-2px,2py-2 py , 2pz- 2pz 三重键,配位共价键：共用电子对由一方原子提供,2、按电子对提供方式分正常共价键和配位共价键,正常共价键：共用电子对由成键原子双方各提供一个,形成条件：成键原子一方有孤对电子；另一方有空轨道.,一、轨道杂化理论的基本要点 二、杂化轨道的类型,7.3 杂化轨道理论,1931年 Pauling 和
10、Slater 提出杂化轨道理论，补充和发展了现代价键理论。,杂化轨道概念：原子形成分子时，同一原子中能量相近的不同类型的原子轨道在成键过程中混合组成新的原子轨道,一、轨道杂化理论的基本要点,杂化特征：能量相近：ns,np ns,np,nd (n-1)d,ns,np成键能力变大：轨道形状发生了变化杂化轨道的数目=参加杂化的原子轨道数目不同类型的杂化，杂化轨道空间取向不同,二、杂化轨道的类型,1、sp 杂化同一原子ns-np 杂化；一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。,（BeCl2）,2、sp2 杂化,同一原子 ns 轨道与两个 np 轨道杂化组合。sp2 杂化轨道夹
11、角是120。，分子的几何构型为平面正三角形,（BF3）,同一个原子一个 ns 轨道与三个 np 轨道杂化组合为 sp3 轨道。sp3 杂化轨道间夹角是 10928，分子的几何构型为正四面体形。,3、sp3 杂化,（CH4）,4、sp3d , sp3d2杂化,sp3d：同一个原子的一个 ns 轨道与三个 np，一个nd 轨道杂化组合为 sp3d 杂化轨道。sp3d 杂化轨道分子的几何构型为三角双锥。,P,Cl,Cl,Cl,Cl,Cl,sp3d2：同一个原子的一个 ns 轨道与三个 np，两个nd 轨道杂化组合为 sp3d2 杂化轨道。sp3d2 杂化轨道分子的几何构型为正八面体。,S,F,F,F
12、,F,F,F,5、等性杂化与不等性杂化,等性杂化：参加杂化的原子轨道中都含有一个未成对的电子，每个杂化轨道中含有的 s 成份和 p 成份的比例都相同。 不等性杂化：在杂化中如果有孤电子对的轨道或空轨道参与杂化，则生成不完全等同的杂化轨道。,一对孤电子对参加杂化(NH3)轨道成键的键角为1070，分子构型为三角锥形,两对孤电子对参加杂化(H2O)轨道成键的键角为1040，分子构型为角形(V形),两种sp3不等性杂化,s-p 型杂化轨道和分子的空间构型,0 0 0 1 2,7 . 价层电子对互斥理论： VSEPR法价层电子对互斥理论能很好的预言分子的几何形状，应用起来简单方便，在此介绍给大家 。
13、(1) 价层电子对互斥理论的基本要点： 对于AXm型分子：分子几何构型主要取决于中心原子A的价层电子对相互排斥作用，分子几何构型总是采取使中心原子A的价层电子对互斥力最小的那种结构。例：BeH2，Be的价层电子只有2对成键电子，互相远离最稳定。处于Be的两侧 BeH2为直线型。,对于AXm共价分子：其几何构型取决于中心原子A的价层电子对的数目和类型（成键电子对）， 根据电子对之间相互排斥最小的原则，分子的几何构型应采取价层电子对排斥力最小的那种构型。,价层电子对的斥力大小： 电子对之间夹角越小，斥力越大。(孤对电子-孤对电子)斥力(孤对电子-成键电子)斥力(成键电子-成键电子)斥力。 三键斥力
14、双键斥力单键斥力。,实例,A电子对数,成键对数,孤对电子数,价电子对几何构型,分子几何构型,2 2 0,直线型 ,BeH2，HgCl2,3 3 0,平面三角形 , BF3 BCl3,2 1,V型 , SnBr2 PbCl2,4 4 0,四面体 , CH4 CCl4,3 1,三角锥 NH3,4 2 2,实例,A电子对数,成键对数,孤电子对数,价电子对几何构型,分子几何构型,V型 H2O,5 5 0,A,:,:,:,:,:,三角双锥 PCl5,3 2,Cl F,F,F,:,:,ClF3,4 1,三角双锥,变形四面体,实例,A电子对数,成键对数,成键对数,价电子对几何构型,分子几何构型,6 6 0 八面体 八面体 SF6,5 1 八面体 四方锥,4 2 八面体 平面正方形 ICl4- XeF4,
