《第九章节大连理工大学无机及分析化学课件分子结构幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章节大连理工大学无机及分析化学课件分子结构幻灯片（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 分子结构,9.1 价键理论,9.4 键参数,9.3 分子轨道理论,9.2 价层电子对互斥理论,9.1.1 共价键的本质与特点,9.1 价键理论,9.1.3 杂化轨道,9.1.2 共价键的键型,离子键理论,9.1.1 共价键的本质与特点,化学键：,分子或晶体中相邻原子(或离子)之间强烈的吸引作用。,化学键理论：,金属键理论,共价键理论,1.量子力学处理H2分子的结果,两个氢原子电子自旋方式相反，靠近、重叠，核间形成一个电子概率密度较大的区域。系统能量降低，形成氢分子。,核间距 R0为74 pm。 共价键的本质原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原子核而成健。,2.价键理论基本要点与共价键
2、的特点,价键理论基本要点：,未成对价电子自旋方式相反； 原子轨道最大程度地重叠。,共价键的特点：,方向性,饱和性,1.键： 原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。,9.1.2 共价键的键型,2.键： 两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠(肩并肩)。,3.配位键 形成条件：成键原子一方有孤对电子， 另一方有空轨道。,例：,基本要点： 成键时能级相近的价电子轨道混合杂 化，形成新的价电子轨道杂化轨道。 杂化前后轨道数目不变。 杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。,9.1.3 杂化轨道,CH4的空间构型为正四面体,C：2s22p2,1.sp3杂化,四个sp3杂化轨道,B： 2s22p1
3、,2.sp2杂化,BF3的空间构型为平面三角形,三个sp2杂化轨道,Be：2s2,3.sp杂化,Be采用sp杂化 生成BeH2,两个sp杂化轨道,4.不等性sp3杂化,sp3d杂化,sp3d2杂化,小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型,中心原子,直线形 三角形 四面体 三角锥 V型,不等性,杂化轨道类型,参加杂化的轨道,杂化轨道数,成键轨道夹角,分子空间构型,实例,思考题：解释CH4，C2H2，CO2的分子构型。,已知： C2H2，CO2均为直线型；,的构型为：,基本要点：,分子或离子的空间构型与中心原子的 价层电子对数目有关。,价层电子对尽可能远离,以使斥力最小。,LP-LP LP-BP B
4、P-BP,9.2 价层电子对互斥理论,推断分子或离子的空间构型的具体步骤：,确定中心原子的价层电子对数， 以AXm为例 (A中心原子,X配位原子) ：,原则： A的价电子数=主族序数；,配体X：H和卤素每个原子各提供一个价 电子, 氧与硫不提供价电子；,正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。,例：VP( ) = (6+40+2)=4,确定电子对的空间构型：,VP=2 直线形,VP=3 平面三角形,VP=4 正四面体,VP=5 三角双锥,VP=6 正八面体,确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的空间构型。, LP=0:分子的空间构型=电子对的空间构型,VP= (2+2)=2 直线形,VP= (
5、3+3)=3 平面三角形,VP= (4+4)=4 四面体,VP= (5+5)=5 三角双锥,VP= (6+6)=6 八面体,例如：,LP0 ：分子的空间构型不同于电子对的空间构型。,3,4,6,1,1,2,1,2,SnCl2,平面三角形 V形,NH3,四面体 三角锥,H2O,四面体 V形,IF5,八面体 四方锥,XeF4,八面体 平面正方形,VP = 5，电子对空间构型为三角双锥，,LP占据轴向还是水平方向三角形的某个顶点？原则：斥力最小。,例如：SF4 VP=5 LP=1,S F,F,F,F,LPBP(90o) 3 2,结论：LP占据水平方向三角形, 稳定分子构型为变形四面体(跷跷板形)。,
6、三角双锥 变形四方体 SF4,三角双锥 T形 ClF3,三角双锥 直线形 XeF2,进一步讨论影响键角的因素：,键的存在，相当于孤对电子排斥成键电子，使键角变小。例如：,中心原子和配位原子的电负性大小也影响键角。例如：,中心原子电负性大者，键角较大；配位原子电负性大者，键角较小。,思考题：,解释NO2+, O3, SnCl3-, OF2, ICl3, I3-, XeF5+, ICl4- 等离子或分子的空间构型, 并指出其中心原子的轨道杂化方式。,9.3.1 分子轨道,9.3 分子轨道理论,*9.3.4 关于原子轨道和 分子轨道的对称性,9.3.3 异核双原子分子,9.3.2 同核双原子分子,分
7、子轨道：是以多个原子核为中心构成的多中心轨道，分子轨道波函数也是 Schrodinger 方程的解。可以采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函数。,例如： A+BAB,9.3.1 分子轨道,成键三原则：,能量相近 对称性匹配 最大重叠,节面,原子轨道与分子轨道的形状。,原子轨道与分子轨道的能量。,原子轨道与分子轨道的形状。,原子轨道与分子轨道的形状。,O2 (O,F),9.3.2 同核双原子分子,第二周期同核双原子分子,N2 （B,C,N),第二周期同核双原子分子,分子轨道电子排布式：,或,或,有两个三电子键，具有顺磁性。,键级,B.O =1/2 ( 8 - 4 ) = 2,B.O =
8、1/2( 10 - 4 ) = 3,HF分子的 电子构型：,9.3.3 异核双原子分子,*9.3.4 关于原子轨道和 分子轨道的对称性,对称：绕 x 轴旋转180，形状不变，符号改变。例如：原子轨道pz，py，dxy，dxz，dyz为对称。,9.4.1 键级,9.4 键参数,9.4.5 键矩与部分电荷,9.4.4 键角,9.4.3 键长,9.4.2 键能,键级,B.O =1/2 ( 8 - 4 ) = 2,B.O = 1/2( 10 - 4 ) = 3,9.4.1 键级,在双原子分子中，于100kPa下将气态分 子断裂成气态原子所需要的能量。,D(HCl)=432kJmol-1, D(ClCl
9、)=243kJ mol-1,在多原子分子中，断裂气态分子中的某一个键，形成两个“碎片”时所需要的能量叫做此键的解离能。,9.4.2 键能,键解离能（D）,H2O(g) = 2H(g) + O(g),原子化能 Eatm：气态的多原子分子的键全部断裂形成各组成元素的气态原子时所需要的能量。例如：,键能、键解离能与原子化能的关系： 双原子分子：键能 = 键解离能 E(H) =D(H) 多原子分子：原子化能 = 全部键能之和 atm(H2O) = 2(OH) 键焓与键能近似相等，实验测定中，常常得到的是键焓数据。,键能与标准摩尔反应焓变,4H(g) + 2O(g),4E(OH),分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例如，H2分子，l = 74pm。,9.4.3 键长,由表数据可见，HF， HCl， HBr， HI 键长依次递增，而键能依次递减；单键、双键及叁键的键长依次缩短，键能依次增大，但与单键并非两倍、叁倍的关系。,键角和键长是反映分子空间构型的重要参数，它们均可通过实验测知。,9.4.4 键角,键矩是表示键的极性的物理量记作 。 = q l 式中 q 为电量，l 为核间距。为矢量，例如，实验测得HCl,9.4.5 键矩与部分电荷,键参数小结：,键的极性 键矩(),
