第二章 分子结构 - wordauxcom.ppt

第二章 分子结构 主 讲：燕 翔 单 位：陇南师专科学教育系 E-mail:yanxiang0207@163.com 概述 本章围绕以共价键结合的分子讨论有关共价键的各种理论模型以及分子的各种性质。 分子结构通常包括： 1.分子中原子的化学键 2.分子的空间构型 3.分子的结构与物质的理、化性质。 认识化学键的本质； 掌握价键理论的内容；会用价键理论解释共价键的特征，会用价电子对互斥理论和杂化轨道理论解释简单的分子结构； 初步了解分子轨道理论； 了解物质的性质与分子结构和键参数的关系； 掌握分子间作用力和氢键的本质，会用其解释对物质性质的影响. 主要内容 2.1 经典的Lewis学说 2.2 价键理论（一） 2.3 价键理论（二）－－杂化轨道理论 2.4分子轨道理论 2.5价层电子对互斥理论 2.6共价分子的性质 2.7分子间力和氢键 Lewis理论（路易斯1916年） 价键理论（1927年） 轨道杂化理论（1931年） 分子轨道理论（1932年） 价层电子对互斥理论(1940年 ) 2.1 Lewis理论 4.Lewis学说成绩 ⑴解释了一些简单的非金属单质和化合物分子的形成过程。 ⑵ 指出了共价键与离子键的差异。 5.Lewis学说的局恨性 ⑴未能阐明共价键的本质及特征; 为什么都带负电荷的2个电子不是互相排斥，而配对成键？为什么共价键有方向性？ ⑵八偶体规则”，例外很多。 ⑶不能解释一些分子的性质，如O2的顺磁性。 2.共价键的本质 2.2.3共价键特征 4.早期VB法的优缺点： 说明了共价健的本质和特点; 但不能说明一些分子的成键数目及几何构型: 如：C 2s 22p 2 ，仅2个成单电子， CH4 ??? 4.基本要点： 在形成分子时，由于原子间的相互作用，若干不同类型的、能量相近的原子轨道混合起来，重新组成一组新的轨道的过程叫做杂化。组成的新的轨道叫做杂化轨道。 形成的杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道的数目相等。 杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道。 杂化轨道成键时要满足原子轨道最大重叠原理。 sp＜sp2＜sp3＜dsp2＜sp3d＜sp3d2 杂化轨道成键时要满足化学键间排斥作用最小原理。 3. 杂化轨道理论的优缺点 (1)解释了一些分子（CH4、PCl5、SF6）的形成过程，在预测分子几何构型方面十分成功。 (2)不能解释H2+（单电子键），O2和一些复杂分子的结构。 (3)有时难以判断中心原子的杂化态。 2.4 分子轨道法（Meleeular Orbital Theory, MO法） 1930年，由美国R.S.Mulliken和德国的Hund等提出。 把分子作为一个整体来处理，比较全面反映分子内部电子的各种运动状态（非定域键） 。 而VB法的共价键局限于成键两原子之间，是“定域键”。 成键轨道、反键轨道、非键轨道 成键轨道：两个原子轨道波函数的同号区域相重叠所形成的分子轨道在两核之间有较大的电子云密度，它对成键有贡献。 反键轨道：两个原子轨道波函数的异号区域相重叠，则使两核之间的电子云密度减低，对成键有负贡献。 非键轨道：分子轨道基本上保留原子轨道的性质和能量，对成键没有贡献。 用MO法处理第一、二周期同核双原子的分子结构（续） 3*. 键级= （不成键） 不能稳定存在 4*. 键级= He2+ 可以存在。 用MO法处理第一、二周期同核双原子的分子结构（续） 5*. Li2 [(?1s)2 (?*1s)2 (?2s)2 ] 键级= Li2：[ KK(?2s)2 ] K、K表示2个Li原子的K电子层基本上未参与成键，而保留Li原子轨道性质。 6*. Be2 [KK (?2s)2 (?*2s) 2] 键级= Be2不能稳定存在 用MO法处理第一、二周期同核双原子的分子结构（续） 7*. 有 2个成单电子 → B2分子呈顺磁性。 键级= 8*. 键级= (五) MO法优缺点 1. 把分子作为一个整体处理（对比：VB法?定域键），成功解释了单电子键、三电子键、离域键、O2和B2分子的顺磁性及一些复杂分子的形成，随着计算机科学的发展，前景看好。 2.不如VB法直观，比较抽象。 2.5 价层电子对互斥理论 1940年，美国 的西奇威克 （Sidgwick）提出，60年代由吉来斯必(