大学无机化学~~~分子结构[精选].ppt

第十章 分子结构 前 言 研究分子结构，主要研究两方面的问题： 一是分子中原子间是怎样结合的。—即“化学键”问题。 二是分子之间是怎样结合的。—即“分子间力”的问题。 主要内容: 1 化学键分类 2 共价键理论， “价键理论” 、“杂化轨道理论” 、“价电子对互斥理论(自学)”、“分子轨道理论” 3 分子间力和氢键(自学) 1 化学键分类 1） 化学键: 分子中原子结合在一起的强烈的相互作用，称为化学键。 2 ）化学键主要分为: 离子键、共价键、配位键和金属键四大类型。键的强弱可用键参数衡量。 离子键 —— 即成键原子得失电子后形成正、负离子，正、负离子间靠静电引力结合在一起而形成的化学键。 特点：无方向性，无饱和性。 共价键 具有方向性和饱和性。 配位键是一种特殊的共价键。共用电子对不是由成键的两原子提供，而是由其中一个原子单独提供和另一原子共用，像这样由一个原子单独提供一对电子而形成的共价键叫配位键。 特点：具有方向性和饱和性。 金属键 2 共价键理论 无机化学中将研究共价键的理论称为共价键理论，包括： (1)现代价键理论（又称VB法 或 e 配对法，包括经典价键理论、杂化轨道理论和价 e 对互斥理论） (2) 分子轨道理论（又称 MO 法） 2-1现代价键理论- 1 一、经典价键理论 一、经典价键理论 1 基本观点 p148： （1）成键原子自旋相反的单电子相互接近时，可两两成对，使核间电子密度较大，形成稳定的共价键。原子可通过共用电子对达到稳定的稀有气体结构。 （2）共价键具有饱和性和方向性 — 特征 饱和性 — 指一个原子有几个单电子，就只能与几个自旋相反的单电子配对成键。 方向性 — 共价键形成时应尽量满足最大重叠原理。即沿轨道对称轴方向的重叠。 （3）原子轨道重叠方式不同形成两种键。  “头碰头”— ?键 “肩并肩”— ?键 ? 键──两个原子轨道沿着键轴方向以“肩并肩”方式重叠而形成的键称为?键。 2-1 现代价键理论-2 二、 杂化轨道理论 1 为什么会提出杂化轨道理论？ 经典价键理论对分子结构的认识前进了一步， 但解决不了某些问题。 例如：解释不了类似CH4分子的结构。 C 价e构型： 2S22P2 只有 2 个单电子，只能形成 2 个共价键 。 2“杂化”和“杂化轨道” （1）什么是杂化 —— 杂化轨道理论中，把“同一原子中能量相近的某些原子轨道，在成键过程中重新组合成一系列能量相等的新轨道的过程称为“杂化”。 经杂化后的轨道称为“杂化轨道”。 （2）杂化过程: 基态原子──激发态原子──杂化态原子 （3）杂化条件:参与杂化的原子轨道必须是能量相近的原子轨道。杂化过程原子轨道总数不变。 （4）杂化轨道类型：按照混合杂化的轨道类形和数目分为sp杂化、sp2杂化、sp3杂化、dsp杂化等。 学习杂化、杂化轨道注意事项 注意： [1]杂化轨道其能量、形状和方向都不同于原来的原子轨道； [2]杂化前有几个轨道，杂化后还有几个轨道 [3]经轨道杂化后得到的分子其构型与中心原子采取的杂化类型有关；但不一定与“杂化轨道构型”相同（不等性杂化）。 现代价键理论的不足 现代价键理论虽然成功揭示了共价键形成的本质，但（1）解释不了只有1个e的单电子键的稳定性 。例如：氢分子离子H 2 + ,只有1个单e，但却有明显的键能。其键能 D = 269kJ /mol能稳定存在 。 （2） 解释不了电子已配对的O2 ’B2等分子的顺磁性 。（有单e具顺磁性 无单e抗磁性）实验和计算证明：O2 、B2 分子中有2个单e。 （3）价键理论在解释较复杂的分子（如：SO3 ’O3 ) 和许多配合物以及有大 ? 键的有机物分子的结构时与实际偏差较大 。 分子的磁性 抗磁性 — 指物质的电子都已成对， 无未成对单电子，净磁场为零，在外磁场作用下不产生磁性 顺磁性 — 指物质具有未成对单电子，净磁场不为零，但磁性太小，在外磁场作用下能顺着磁场的方向产生一个磁矩的性质。 铁磁性 — 指物质具有较多未成对单电子，净磁场不为零，这些单电子的自旋自发地排列整齐，使物质呈现出强磁性的性质，称为铁磁性。 2-2 分子轨道理论 1 什么是分子轨道？ 分子轨道理论认为：“在分子中，电子的空间运动状态就叫分子轨道 。” 原子轨道用波函数表示，分子轨道也可用相应波函数表示 。但有差别，差别在于： （1）分子轨道是多中心的（多核的），而原子轨道只有一个中心（核）。 （2）原子轨道用S、P、d 等符号表示，如 1S、2P、3d---