高三化学第2章 分子结构 现代价键理论 杂化轨道理论 分子轨道理论.doc

分子结构 [教学要求] 1．掌握离子键和共价键的基本特征和它们的区别。 2．掌握价键理论，杂化轨道理论。 3．掌握分子轨道理论的基本内容。 4．了解分子间作用力及氢键的性质和特点。 [教学重点] 1．VSEPR 2．VB法 3．MO法 [教学难点] MO法 [教学时数] 6学时 [主要内容] 共价键：价键理论－电子配对法（本质，要点，饱和性，方向性，类型σ键、π键）。 VSEPR：价电子互斥理论的提出，价电子互斥理论的基本要点以及用价电子互斥理论分析各类分子和原子团的空间构型。 3．杂化轨道理论：杂化轨道理论的提出，杂化轨道理论的基本要点，杂化轨道的类型-sp、spd等各种类型及举例。 4．分子轨道理论：分子轨道理论的基本要点，分子轨道的能级图，实例-同核：H2、He、O2、F2、N2；异核：NO、HF。 5．共价键的属性：键长，键角，键能，键级。 6．分子间的作用力和氢键。 [教学内容] 上一章主要研究的是原子的结构与性质，本章进一步讨论原子同原子之间和分子之间靠什么力结合在一起？分子有什么性质？ 具体的讲 2-1 路易斯结构式 一、弗兰克兰结构式 到19世纪时，化学家们已经知道了许多分子的成分，如氯化氢HCl、水H2O、二氧化碳CO2、氨NH3等，并用短棍线“—”的形式来描述分子中原子之间的相互结合“1价”，还总结出一些规律。其中英国化学家弗兰克兰和瑞典化学家贝采尼乌斯贡献较大。这些表达方式，在我们中学化学课本中还在沿用。 二、路易斯结构式 1916年美国的著名化学家（加里福尼亚大学教授）路易斯利用原子结构知识对弗兰克兰结构式的短棍线“—”进行了解释，即“—”代表一对共用电子对，= 代表两对共用电子对，≡代表三对共用电子对，并进一步提出了键合电子和孤对电子的概念以及分子结构稳定性的“八隅律”—原子倾向于通过共用电子对使它们的最外层达到稀有气体的8电子稳定构型。1923年路易斯进一步将化合物分子中两个原子在一起的共享电子对称为共价键，从而建立了路易斯共价键理论。 后来人们把这种用短棍表示共价键，同时用小黑点表示非键合的孤对电子的结构式称为Lewis 结构式，也叫电子结构式。 Example：水、氨、乙酸、氮气、P68例1 路易斯价键理论的局限性： （1）它不能解释为什么有些分子的中心原子最外层电子数虽然少于8 个（如BF3）或多于8 个（如PCl5、SF6），但仍能稳定存在。 （2）不能解释共价键的特性（如方向性、饱和性）。 （3）不能说明为什么共用电子对就能使两个原子结合成分子的本质原因。因为根据经典的静电理论，同性电荷相斥，两个电子为何不相斥，反而互相配对？ C6H6、NO、O3、NO 2-2 现代价键理论 一、基本原理 1、自旋相反的成单电子相互接近时，单电子可以配对，核间电子密度较大，可形成稳定的化学键（单、双、叁）。 2、成键电子的原子轨道重叠越多，其核间几率密度就越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定，可推知共价键的形成在可能范围内将沿着原子轨道最大重叠的方向—最大重叠原理。 共价键形成的条件：①两原子中有成单电子，且自旋相反； ②两原子轨道要发生最大程度的重叠。 3、 共价键的本质： 原子相互接近时，由于原子轨道的重叠，原子间通过共用自旋方向相反的电子对使体系能量降低，由此形成共价键 4. 共价键形成的原理 (1) 电子配对原理 (2) 能量最低原理 (3) 原子轨道最大重叠原理 三、共价键的特征 1、共价键具有饱和性 所谓饱和性是指每个成键原子成键的总数是一定的。这是因为每个成键原子所提供的轨道和成单电子数目是一定的，故也决定着分子中原子化合的数量关系。 H H O O N N H2O 2、共价键的方向性 根据原子轨道最大重叠原理，在形成共价键时，原子间总是沿着原子轨道最大重叠方向成键。而除S轨道呈球形对称外，p、d、f轨道在空间都有一定的伸展方向 ，因此p、d、f轨道的重叠，只有沿着特定的方向才能达到最大程度的重叠，故共价键是有方向性的。 由上可知，所谓方向性是指一个原子与周围原子形成共价键有一定的角度，其原因是原子轨道(p、d、f)有一定的方向性，它和相邻原子的轨道重叠成键要满足最大重叠条件。 轨道方向性→共价键方向性→空间构型(键角等)→性质 四、共价键的类型 按照成键原子轨道的重叠方式来分，共价键有不同的类型，最常见的是σ键和π键。 1、重叠方式 （1）σ键—轨道重叠部分是沿着键轴呈圆柱型的对称分布，形成σ键的电子叫做σ电子。 参与成键的轨道： S、Px 成键方式：S – S 、 S – P x、 Px – Px P70图 +