第七章 分子结构.ppt

第七章 分子结构 内容提要： 目的要求： 1 了解化学键基本概念和术语，掌握分子的性质和分子极性的判断。 2 掌握现代价键理论，能用“共价键理论”， “杂化轨道理论”、“价电子对互斥理论”、“分子轨道理论”判断常见共价小分子的构型及有关性质。 3 了解分子结构类型，掌握分子间力和氢键的概念。 前 言 一 为什么要研究分子结构？ 因为化学是研究物质的化学变化及其规律的科学，而物质的化学性质主要取决于分子的性质，分子的性质又取决于分子的内部结构. 二 怎样研究分结构？ 研究分子结构，主要研究两方面的问题： 一是分子的化学组成及分子中原子间是怎样结合的。—即“化学键”问题。 二是分子的构型及分子之间是怎样结合的。—即“分子间力”的问题。 第一节 化学键参数和分子的性质 一 基本概念和术语 1 化学键: 即分子或晶体中，原子（或离子）之间直接的、主要的和强烈的相互作用，称为化学键。 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。 2 键参数 :即表征化学键性质的物理量。 包括：键长、键能、键角和键的极性。 1-1 键参数 1 键能 —— 确切地说，键能即是“在标准状态下，断开1MOL理想气态 AB 型分子中的化学键，使之成为两个中性理想气态原子这一过程的焓变，称为AB键的键能。 严格地说，键能应称为“标准键离解能”。通常用焓变符号?H0表示，单位是：KJ / MOL。 学习键能应注意的问题： 第一 只有双原子分子，键能才等于键离解 能 D（A-B），并可直接测出。 第二 对于多原子分子，键能等于键离解能的平均值。二者是有区别的。 第三 由于键能是体系的 宏观 物理量，所以其值可据标准生成热或其它数据，通过盖斯定律算出。 第四 同一个键在不同分子中键能的数值不一定相同，但差别不太大，可以取平均值。 平均键能 —— 将同一个键在不同分子中的键能取平均值得到的键能数值。平均键能只是一种近似值，但据不同键的平均键能即可比较键的强弱. 2 键 长 键长 —— 分子中两个原子核间的平均距离叫做键长（或核间距）。 键长也是平均值。理论上用量子力学近似方法可算出，但大多数键长数据是由光谱或衍射实验数据得出的。 影响键长大小的因素： 主要是成键两原子的性质、体积及化学键类型。通常，键能越大键长越小，成键原子间化学键数目越多则键长越小。一般将化学键数目称为键级，单键称一级------。 3 键 角 键角 — 指分子中键与键之间的夹角。 键角是反映分子空间结构的重要因素之一。 根据分子中键长和键角，可以推测出分子的空间构型及其它的物理性质。 学习键角时应注意： （1）不同原子与同一个原子形成的化学键其键角是不同的，但类型相同的差别不大。 （2）作为中心原子时，同族元素的原子成键的键角非常接近。 4 键的极性 键的极性一般是对共价键而言的。 通常，依共价键是否有极性分为： 极性键 —— 即电负性不同的原子之间形成的正负电荷重心不重合的共价键。 非极性键 — 即电负性相同的同种原子之间形成的正负电荷重心重合的共价键。 键极性的大小，可以根据成键原子的电负性差值定性的估测，还可用单键的离子性百分数定量的衡量。 1-2 分子的性质 1 分子的极性 实践证明： 组成分子的键有极性，分子不一定有极性。 （1）极性分子与非极性分子 极性分子 — 指整个分子中正负电荷重心不重合的分子。 非极性分子 — 指整个分子中正负电荷重心重合的分子。 如何确定分子的极性？ 一般而言： 对于双原子分子 —— 若键是极性键，则分子是极性分子。 对于多原子分子 —— 分子是否为极性分子，则取决于两个因素： 一是键的极性； 二是分子的空间构型。 通常：若键是极性键，但分子空间构型对称， 整个分子的正负电荷重心重合则是非极性分子； 相反，若键是极性键，但分子空间构型不对称，整个分子正负电荷重心不重合则是极性分子。 （2）分子极性大小的定量判据 —— 电偶极矩 （什么是电偶极矩？） 偶极子 — 物理中把“大小相等符号相反的两个电荷（+q 和 -q）组成的体系叫偶极子。 偶极长 — 指极性分子中，正电荷重心与负电荷重心之间的距离，用d表示，实际就是核间距。 电偶极矩定义为 —— 极性分子偶极一端电荷与偶极长的乘积。 （3）电偶极矩的应用 2 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，在外磁场作用下产生一个对着磁场方向且有微弱抵抗外磁场的磁矩的性质。 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