六章分子的结构与质.pptVIP

分子的结构与性质 价键理论 现代共价键理论:价键理论和分子轨道理论 二、价键理论 （一）共价键 1、共价键的形成 H2分子核间距=74pm,H原子的波耳半径为53pm (1)在H2分子中两个H原子的1s轨道发生了重叠 两核间形成了一个电子出现的概率密度较大的区域 (2)削弱了两核间的正电排斥力 (3)增强了核间电子云对两氢核的吸引力 体系能量降低 形成共价键 3、共价键的特征 （1）饱和性 一个原子有几个未成对电子，一般就只能和几个自旋方向相反的电子配对成键，如N≡N，说明一个原子形成共价键的能力是有限的，这就决定了共价键具有饱和性。 有些原子中本来为未成对电子，在特定条件（①原子外层有空轨道，②相化合的原子必须电负性大）下也可被拆开为单电子而参与成键，如SF6的形成。此为激发成键 （2）方向性 成键电子的原子轨道只有沿轨道伸展方向进行重叠（s轨道除外），才会有最大重叠，所以有方向性，如H2O分子。 价键理论 （二）离子键 离子键本质——阳、阴离子间静电引力而形成的化学键。离子键可存在于气体分子（如Na+、Cl-离子型分子内），但大量存在于离子晶体中。 特征—无饱和性、无方向性 6.3 分子的几何构型 （一）价键理论的局限性。 用价键理论能较好地说明不少双原子分子价键的形成，但不能很好说明多原子分子价键的形成和分子构型，如CH4就遇到困难 （二）杂化轨道理论 鲍林在价键理论中引入杂化轨道概念，并发展成为杂化轨道理论 1、杂化轨道理论的要点： （1）某原子成键时，在键合原子的作用下，原来原子的运动状态有可能发生变化，主要有两个方面①电子激发；②价层中若干个能级相近的原子轨道“混杂”起来并重新组成一组新的轨道（称杂化轨道），这一过程称轨道的杂化。 （2）同一原子中能级相近的n个原子轨道，组合成n个杂化轨道，如sp杂化。 方法：两个轨道相加、相减 结果： 形状变化，一头大一头小，在大头方向上的分布比杂化前的s和p轨道大得多 方向相反 2、杂化类型与分子几何构型 （1）sp杂化：同一原子的1个ns+1个np杂化,得到两个sp杂化轨道 BeCl2 直线型共价分子，键角180°，键长、键能相等 杂化轨道解释： ①中心Be原子价层构型2s2，成键时，Be原子在键合Cl原子作用下，运动状态改变 （3）SP3杂化：同一原子由一个s和3个p轨道混杂。每个sp3杂化轨道：1/4s+3/4p CH4分子，正四面体构型，键角109°28′，四个C-H键等同.如CH4 ，SiH4 ，SiCl4 ，CCl4等 分子的几何构型 （4）不等性杂化 NH3分子, 键角107°18′ H2O分子, 键角104°45′ 比较: sp2 120° sp3 109°28′ N、O均取SP3杂化，如N原子 键角减小原因 有一对电子未成键，因更靠近N原子，其电子云在N原子外占据较大空间，对三个N-H键的电子云有较大排斥作用，使键角被压缩到107°18′，故NH3为三角锥型。H2O为两对孤电子对，对成键电子对的排斥，键角被压得更小，故为104°45′。 不等性杂化: 由于孤电子对的电子云比较集中于中心原子附近，有更多的s轨道成分，所以四个sp3杂化轨道不完全等同。 d轨道参与的杂化: 第三周期及其后的元素原子。 杂化轨道的不足：预测分子几何构型未必能得到满意的结果. 新的理论，如价层电子对互斥理论（VSEPR）、分子轨道理论等。 6.4 分子轨道理论 液态和固态O2的顺磁性 光谱研究证明有H2+存在， 分子轨道理论：说明很多分子的结构和反应性能问题上很成功，在共价键理论中，占有非常重要的位置。 理论假设出发点：成键电子是在整个分子区域内运动 （一）分子轨道理论M.O.的基本思路 把原子电子层结构的主要思路推广到分子体系而形成的一个分子结构理论，由原子的电子层结构引入分子中 (1)分子中的核心是分子中各原子核的平衡位 置构成的骨架 (2)分子核心之外，有若干个能级不相同的轨道，由低到高排列，越靠近分子核心，分子轨道的能量越低 (3)分子中的所有电子按两个原理一条规则填入分子轨道中。(分子中有能量相等的等价分子轨道时,分子尽可能占据不同的等价轨道,且自旋方向平行) (4)电子进入分子轨道后,若体系总能量降低,即能成键 例1：F2分子的结构根据6.24(a)图能级填电子： 分子轨道式： F2[KK(σ2s)2(σ*2s)2(σ2px)2(π2pg)2(π2pz)2(π*2py)2(π*2pz)2] F2形成的主要键，即(σ2p)2 即FσF键。 例2：N2分子结构 分子轨道式： N2[KK(σ2s)2(σ*2s)2(π2pg)2(π2pz)2(σ2px)2] 故有三个键。