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量子化学价键理论的发展PPT课件
课题二:价键理论的发展 ——杂化轨道理论 制作人:曲畅 化学师范 时间:2016年10月 一、分子的形状 价键理论的基本要点是“电子配对法”,两个原子各出一个原子轨道,通过两个原子轨道之间的重叠,构成这两个原子之间的共价键。原子轨道是有一定方向性的,重叠的方向也就是共价键的方向,所以共价键是有方向性的。用价键理论很容易解释分子的几何形状,如:水分子(H2O)呈V字形,而氮分子(NH3)呈三角锥形等等。 例一 H2O分子 氧原子在2p轨道上有两个未成对电子,任意两个p轨道都互成直角。它们分别和两个氢原子的1s轨道相重叠,组成两个共价键: 这两个共价键之间的夹角,实际上不是90°,而是104.5° 例二:NH3分子 氮原子有3个未成对电子,分别处在3个p轨道上,3个p轨道互相垂直,和3个氢原子的3个1s轨道组成3个共价键: 所以,氮分子的几何形状是三角锥,但是3个共价键之间的夹角也不是90°,实际夹角是107.8° 这两个例子虽然粗略地解释了H2O和NH3分子的几何形状,但是角度都不正确。科学家对待科学是认真的、一丝不苟的,即使对很小的一些差异也要探求明白,问一个为什么。价键理论虽然能说明分子的几何形状,但是并不令人满意。 二、甲烷分子的难题 甲烷分子中,碳原子的电子组态是: 按照该组态,2s上的两个电子已配对,不参与成键,它只有两个未成对电子,只能有两个共价键,但事实上碳的很多化合物是四价,应该有4个未成对电子。 若一个2s电子激发到2p轨道上,电子组态成为 碳便具有4个未成对电子,它们和4个氢原子的1s电子组成4个共价键,这样虽然解决了价态问题,但又产生了新问题。这样4个轨道构成的4个共价键如何解释CH4分子的4面体几何构型?又如何解释4个C-H键是等同的? 三、杂化轨道理论露面 我们会遇到很多分子的几何构型,很难单纯从原子轨道的方向性去解释。 1931年,鲍林为解决多原子分子的几何构型问题提出了杂化轨道的概念 认为在甲烷分子中,碳原子的成键轨道不单纯的s轨道或p轨道,而是它们的“混合”,称为“杂化轨道”。 sp杂化 两个杂化轨道的最大成键方向是在同一轴线的两边,两个键之间的夹角是180°,所以sp杂化是线性的,两个未参与杂化的轨道保持原来的状态。 除了常见的 还有 和
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