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1、第六章分子结构与晶体结构教学内容：1. 掌握杂化轨道理论、2掌握两种类型的化学键（离子键、共价键）。3. 了解现代价键理论和分子轨道理论的初步知识，讨论分子间力和氢键对物质性质的影响。 教学时数：6学时分子结构包括：1分子的化学组成。2分子的构型：即分子中原子的空间排布，键长，键角和几何形状等。3.分子中原子间的化学键。化学上把分子或晶体中相邻原子（或离子）之间强烈的相互吸引作用称为化学键。化学键可 分为：离子键、共价键、金属键。第一节共价键理论1916年，路易斯提出共价键理论。H:H:N-:H- -CI：靠共用电子对，形 成化学键，得到稳定电子层结构。定义：原子间借用共用电子对结合的化学键叫
2、做共价键。对共价键的形成的认识，发展提出了现代价键理论和分子轨道理论。1.1共价键的形成1.1.1氢分子共价键的形成和本质（应用量子力学）当两个氢原子（各有一个自旋方向相反的电子）相互靠近，到一定距离时，会发生相互作用。 每个H原子核不仅吸引自己本身的1s电子还吸引另一个H原子的1s电子，平衡之前，引力 排斥力，到平衡距离d，能量最低：形成稳定的共价键。H原子的玻尔半径：53pm,说明H2分子中两个H原子的1S轨道必然发生重叠，核间形成一个 电子出现的几率密度较大的区域。这样，增强了核间电子云对两核的吸引，削弱了两核间斥力, 体系能量降低，更稳定。（核间电子在核间同时受两个核的 UD 吸引比单
3、独时受核的吸 引要小，即位能低，能量低）。1.1.2价键理论要点 要有自旋相反的未配对的电子Hf+ H ； Hf；H 表示：H:H 或 H-H 电子配对后不能再配对即一个原子有几个未成对电子，只能和同数目的自旋方向相反的 未成对电子成键。如: N： 2s22p3, N三N或NH3这就是共价键的饱和性。 原子轨道的最大程度重叠（重叠得越多，形成的共价键越牢固）1.1.3共价键的类型 。键和n键（根据原子轨道重叠方式不同而分类）s-s ：。键，如：H-Hs-p ：。键，如：H-Clp-p ：。键，如：Cl-Cl单键：。键双键：一个。键，一个n键叁键：一个。键,两个n键原子轨道重叠方式沿轴转180O
4、牢固程度。键头碰头能单独存在符号不变牢固n键肩并肩 不能单独存在 符号变 差含共价双键和叁键的化合物的重键容易打开，参与反应。 非极性共价键和极性共价键根据共价键的极性分(电子云在两核中的分布)，由同种原子组成的共价键为非极性共价键。例：H，O ,N等2 2 2一般来说，不同种原子组成的共价键为极性共价键。例：HCl, HO, NH 等23共价键极性的强弱，可由成键原子的电负性的大小来表示。极性共价键是非极性共价键和离子键的过渡键型。例：HF4C1HBrX2. 14. 02. 13.02. 1 2. 82. 12.5A x1.9. 90. Y0.4槻性变小 配位共价键(配位键)：原子或离子有空
5、轨道，有孤对电子。1.1.4共价键的特征饱和性：一个原子有几个未成对电子，就只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子配对成 键。方向性：共价键尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向形成。如形成HCl时，只有氢原子沿着X轴与氯原子的P轨道成键时，轨道重叠最多。1.2、键参数表征共价键的物理量叫键参数。键能：共价键的强度键长、键角：以共价键形成的分子的空间构型(几何构型)1、键能：衡量共价键强弱的物理量。指 298. 15K, 101.3KPa 条件下，AB (g) A(g)+ B (g)所需的 E (KJ/mol)双原子分子，其键能=离解能D，如Cl2，HCl多原子分子，指的是平均键能：2、键长（用X射
6、线法）：成键的两个原子核之间的距离。两个原子共价半径之和=键长键长越短，键能越大，共价键越牢固。3、键角H20 折疑 u/6pm HgQ2 直疑 ClHg 兰2lH 104.45 H18pBF3 三角世尸1叭NH三角锥形kl120 F HH” XCH正四面悴型109.5 I10718 H/pH键长和键角确定，分子构型就确定了。价键理论比较简明地阐述了共价键的形成过程和本质，并成功地解释了共价键的饱和性和方向性，但在解释分子的空间构型（结构）方面发生一定困难。第二节杂化轨道理论和分子的几何构型CH, C的四价问题41931年，Pauling、Slater在价键理论的基础上，提出杂化轨道理论。一、
7、杂化轨道的概念1. 什么叫杂化轨道？能量相近的原子轨道混合起来，重新组成一组能量相同的轨道，这一过程，称原子轨道杂化, 组成的新轨道叫杂化轨道。2. 原子轨道杂化后，使一头大，电子云分布更集中，成键能力更强。3. 杂化后，体系的能量降的更低，生成的分子也更稳定。二、杂化轨道的类型和体系分子的几何构型1. SP杂化和分子的几何构型一个S轨道和一个轨道P之间进行的杂化。例：HgCl2Hg 5d1o6s2ODO0 (DOO*OXIOD两个朶化轨道均匀扫E布在一礬上顷口CM心戚键得到直线形分子BeCl ,IIB族形成的AB型分子都为直线形。2 22. SP2杂化和分子的几何构型一个S轨道和二个轨道P之
8、间进行的杂化.例：BF33W激发平面正三甬形3. SP3杂化和分子的几何构型一个S轨道和三个轨道P之间进行的杂化.例：CCl4C Ssp2 WD - G)四个杂化轨道等同，正四面体型如 CH ，SiH ，SiCl ，CCl 等4444三、不等性杂化1、有孤对电子参加的不等性杂化 H2O分子的几何构型202円计航杂化.W3X1) 能量稍低，不等雷垃w杂化孤对电子不成键，能量较低，对成键电子云排斥更大，使两个0-H键角压缩成104.5。，(而 正四面体型为109.5O)(两孤对电子之间夹角109.5。)斥力：孤对电子-孤对电子孤对电子-成键电子成键电子-成键电子sp部分朶It執道p轨道 NH3的几
9、何构型C02 :N 監哪c加肝金QXIW杂化矚发 * 3XDO* 0 CiXKi）遗无孤对电子参加的不等性杂化电子对数构型实例2直线型BeCl、HgCl2J23平面三角形BF、BCl334正四面体CH、NH+、CCl、SiCl、44445三角双锥PCl、PF Cl、SbCl53256正八面体SF、MoF6第三节离子键一、离子键的形成和特征1. 离子键的形成电负性相差大的元素相遇，一失电子，一得电子，它们之间以静电引力相结合，形成离子键。2Na (S)4-馮(g)J升华J离解2Na (g)+ 2C1 (g) ：Na (g)2s22p&CL （g）3s2阴阳离子间具有静2NaCl (S)T2Na+
10、 (g) + CT 原子半径正离子半径低价负离子半径 高价负离子半径低价正离子半径 高价正离子半径例：原子或禽子oo-半径（pm）65 （共价半径）176140原子或禽子FeFe2+FH+半径（pm）116 （共价半径）7464同一周期从左到右，阳离子：正电荷数f,半径/阴离子：负电荷数（，半径/ 同一主族电荷数基本相同，从上到下，半径f（v电子层增加）离子半径（，离子间引力f,离子键强度f,熔、沸点f,硬度f第四节分子间力和分子晶体.分子间力1、分子的极性任何以共价键结合的分子中，存在带正电荷的原子核、带负电荷的电子。分子中存在正电荷中心（“+”极）、负电荷中心（“-”极）。两中心重合，整个
11、分子无极性，称为非极性分子；两中心不重合，整个分子有极性，称为极性分子。 由共价键结合的双原子分子，键的极性和分子极性一致；例：O2、H2、Cl2 非及性键，非极性分子。HI、HBr极性键，极性分子。 由共价键结合的多原子分子，键的极性与分子极性不完全一致，而与几何构型有关对称结构分子极CH+、S1H+ 、 CCl SiCl 、 eq 等用偶极矩来度量。非极性分子非对称结构性的大小通常极性分子X dU：偶极矩，由实验测得；是矢量，方向从正极到负极q：原子的正或负中心，一端的电荷量，单位：库仑（C）,1个电子的电量=1.602X 10-19Cd：正负电荷中心间距离，单位：米（m），其数量级相当于
12、原子距离，10-n m卩10-30 C m测定卩，可判断分子极性大小；可判断多原子分子是否具有对称结构。2. 分子的变形性 什么叫分子的变形性？在外电场作用下，分子中的正负电荷中心的位置发生改变，产生诱导偶极这种现象称为 分子的极化或变形极化。分子受极化后，分子外形发生改变，称为分子的变形。 影响分子变形性的内在因素分子中的原子数越多，原子半径越大（分子越大），分子中电子数越多，变形性越大。 分子在外电场作用下的变形程度，用极化率a来度量3. 分子间力分子间力范德华，1873年首先提出，又称为范德华力。说明和iniV分子间距离很近时，存隹）上纭利冬 竺乂耳在作用力。a）色散力（一切分子之间） O OO一段时间内某一瞬间总的情况（由于原子核、电子云的不断运动）色散力与分子的变形性（以极化率度量）成正比，与分子间距离R6成反比。
