氢的结构化学.ppt

第七章 次级键及超分子结构化学 （课堂讲授0学时） 1 键价和键的强度 2 氢键 3 非氢键型次级键 4 范德华力和范德华半径 5 分子的形状和大小 6 超分子结构化学 氢的结构化学 氢原子是所有原子中最简单的原子，只有1个价轨道和1个电子参加成键，但在不同的化合物中可以形成多种型式的化学键： 共价单键 ; 离子键 ; 金属键 ;氢键 缺电子多中心氢桥键 过渡金属氢化物中的M-H键 氢分子配键 C-H-M桥键 图?7.20 胞嘧啶和鸟嘌呤生成三个氢键联结的互补对的示意图 氢键 HF????????? ?HCl?????? ? ?HBr?? ???? ?HI????? ? 沸点/℃????????????? ?19.9???? ??? -85.0????? ? -66.7???? ?-35.4??? 极化率??????? 小 ???????????????????????????大?? 色散作用????? 弱 ???????????????????????????强??? 沸点????????? 低 ???????????????????????????高?? ?HF的沸点反常的高？? 原因：存在氢键。HF分子中，共用电子对强烈偏向电负性大的F原子一侧。在几乎裸露的H原子核与HF分子中F原子的某一孤对电子之间产生的吸引作用称为氢键。????? 氢键的形成条件：分子中有H和电负性大、半径小的有孤对电子的元素(F,O,N)形成氢键。　 氢键的特点： 键长特殊： 297pm 键能小E( ) 28kJ/mol 　 具有饱和性和方向性。 　 　 ??? 除了HF、H2O、NH3有分子间氢键以外，在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如，甲酸靠氢键形成二聚体。??????????????? ?????????????  　 除了分子间氢键外，还有分子内氢键。例如： 硝酸的分子内氢键使其溶沸点降低。????????? ?????????????????????? ? ?????????????????????????????????????????? 氢键是一种存在于分子之间也存在分子内部的作用力，它比化学键弱，又比范德华尔力强。 1、氢键的形成： 在HF分子中，H和F原子以共价键结合，但因F原子的电负性大，电子云强烈偏向F原子一方，结果使H原子一端显正电性。由于H原子半径很小，又只有一个电子，当电子强烈地偏向F原子后，H原子几乎成为一个“裸露”的质子，因此正电荷密度很高，可以和相邻的HF分子中的F原子产生静电吸引作用，形成氢键。 氟化氢的氢键表示为F－H……F（图7-30） 氢键 不仅同种分子间可形成氢键，不同种分子间也可以形成氢键，NH3和H2O间的氢键如下： * 第七章 次级键及超分子结构化学 结构化学课件 §7.1 键价和键的强度 §7.2 氢键 7.2.1氢键的几何形态 7.2.2氢键的强度 7.2.3非常规氢键 7.2.4冰和水中的氢键 7.2.5氢键和物质的性能 7.2.6氢键在生命物质中的作用 §7.3 非氢键型次级键 7.3.1 非金属原子间的次级键 7.3.2 金属原子与非金属原子间的次级键 7.3.3 金属原子间的次级键 §7.4 范德华力和范德华半径 §7.5 分子的形状和大小 7.5.1 构型和构象 7.5.2 分子大小的估算 §7.6 超分子结构化学 7.6.1 超分子稳定形成的因素 7.6.2 分子识别和超分子自组装 7.6.3 晶体工程 7.6.4 应用 §7.1 键价和键的强度 §7.2 氢键 7.2.1 氢键的几何形态 在上述这些型式的化学键中，氢键是氢原子在一定复印件下所形成的弱化学键，它的键能介于共价键和范德华力之间，它的键长、键角和方向性等都可以在相当大的范围内变化，具有一定的适应性和灵活性，它的形成和破坏所需要的活化能较小，在物质的固态、液态甚至气态的条件，都尽可能多地形成氢键。氢键的形成对物质的各种物理化学性质都会发生深刻的影响，在人类和动物的生理生化过程中也起十分重要的作用。 7.4.3 氢键 HF HCl HBr HI　　　　　　　　　　　　　 沸点/0C －85.0 －66.7 －35.4　 19.9 极