4.化学基础知识分子结构.ppt

* 化学键与分子结构 问题： 1、原子和原子之间是依靠什么结合力 结合起来的？ 2、分子和分子之间又有什么力存在？ 3、微粒和微粒在空间的排列怎样？ 化学键 分子间力 空间构型 化学基础知识（2） 化学键理论的发展概况 1916年kossel提出离子键理论 1916年Lewis提出共享电子对理论（八偶体规则） 1927年Heitler和Lonton建立了现代价键理论（即VB理论，又称电子配对理论） 1931年Pauling提出杂化轨道理论，发展了价键理论 1931年Mulliken和Hund开始提出分子轨道理论（MO法） 离子键，共价键，金属键，配位键 当电负性很小的金属原子和电负性很大的非金属原子互相靠近时，金属原子容易失去电子而形成正离子，非金属原子容易得到电子而形成负离子。这样，正负离子就会由于静电引力而吸引到一起而形成离子键。无方向性饱和性 1. Kossel的离子键理论 离子键的形成(NaCl为例) n Na(3s1) n Cl(3s23p5) ↓-ne ↓+ne n Na+(2s22p6) n Cl-3s23p6) ↘ ↙ nNaCl 这种由原子间发生电子转移，形成正、负离子，并通过静电作用而形成的化学键称为离子键。 有离子键结合而成的化合物称为离子型化合物 2.共价键2.1 Lewis的共享电子对理论 价键理论 2.2 共价键的本质 结论：具有自旋相反电子的原子轨道能重叠形成稳定的共价键 1927年，海特勒和伦敦用量子力学处理氢分子的结果。 2.2 V.B.法的基本要点 ①自旋相反的单电子相互接近时，可以双双配对形成稳定的共价键——原子轨道重叠条件 ②成键电子的原子轨道重叠越多，形成的共价键越稳固——原子轨道最大重叠原理 例：A与B各有1个电子，且自旋相反，则可配对形成稳定的共价单键 。A︰B 实例：HCl 如果两个原子各有两个或三个成单电子，则自旋相反的成单电子可以俩俩配对，形成共价双键和叁键。 A ∷B 和 A≡B 实例：O2 和 N2 共价键的特点 1. 共价键具有饱和性 例：H+H→H︰H N+3H→NH3 2. 共价键具有方向性 指每个原子的成键总数是一定的(要点1) 因为原子轨道在空间有一定的取向 (要点2) 共价键的分类 1. s 键 2. p 键 原子轨道沿两核连线（键轴）方向，以“肩并肩”方式重叠成键。轨道重叠部分对通过键轴的一个平面呈镜面反对称，凡是以这种方式重叠形成的键叫做 p 键 原子轨道沿两核连线（键轴）方向，以“头碰头”的方式重叠成键，轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称，凡是以这种方式重叠形成的键叫做s 键 σ键和π键的特征比较 σ键 π键 原子轨道重叠方式 沿键轴方向相对重叠． 沿键轴方向平行重叠． 原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键轴处． 键轴上方和下方，键轴处为零． 原子轨道重叠程度 大 小 键的强度 较大 较小 化学活泼性 不活泼 活泼 3. 金属键 金属键是在化学键的一种，主要在金属中存在。由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。 金属键 由于电子的自由运 动，金属键没有固定的方向， 因而是非极性键。 金属键金 属的很多特性。例如一般金 属的熔点、沸点随金属的强 度而升高。 为阐明金属键的特性，化学家们在MO（Molecular Orbit）理论的基础上，提出了能带理论。现仅以金属Li为例定性讨论。 对于N个Li原子的体系，由于1s与2s之间能量差异较大，便出现了两条互不重叠或交盖的能带。这种具有未被占满的MO的能带由于电子很容易从占有MO激发进入空的MO，故而使Li呈现良好的导电性能。此种能带称为导带。在满带与导带之间不再存在任何能级，是电子禁止区，称为禁带。 固体材料中全空的导带称为空带。当满带与空带之间的禁带宽达5～7eV时，电子难以借热运动等跃过禁带进入空带，因此是绝缘体，如金刚石的禁带宽达5.3eV。但当禁带宽度在1eV(1.602×10-19J或96.48kJ·mol-1)上下，便属于半导体材料。典型的半导体Si禁带为1.12eV；Ge为0.67eV。 4. 配位键配位键，又称配位共价键，是一种特殊的共价键。当共价键中共用的电子对是由其中一原子独自供应时，就称配位键。配位键形成后，就与一般共价键无异。成键的两原子间共享的两个电子不是由两原子各提供一个，而是来自一个原子。例如氨和三氟化硼可以形成配位化合物：图片式中→表示配位键。在N和B之间的一对电子来自N原子上的孤对电子。 2.4 配位键 形