分子结构和结合键.ppt

(2) 分子间作用力 类型 (kJ/mol) 作用力大小 分子类型 取向力 0～3 极性分子 诱导力 0～1 极性分子与非极性分子之间 色散力 8～25 所有类型分子 氢键 5～30 N, O, F; the link is a shared H atom 化学键能约为：100～600 (kJ/mol) 取向力 极性分子的永久部分电荷之间的吸引作用。 色散力的形成 瞬时偶极 色散力大小与分子的形态 1）分子量愈大，色散力愈大； 2）相同组成时，线性分子的色散力较大。如：正戊烷，bp=36.1 °C. 而(CH3)4C, bp=9.5 °C. (3) 氢键（Hydrogen Bonding） O, N, F等电负性强的 原子之间通过H原子连接而成； 氢键是最强的分子间力。 氢键与沸点 冰的结构 晶体中粒子的互作用可分为两大类： 1 . 吸引作用：是由于异种电荷之间的库仑力，引起的作用在远距离是主要的。 2. 排斥作用：一是同种电荷之间的库仑力，二是泡利原理所引起，在近距离是主要的。 在一适当的距离 吸引作用 = 排斥作用 晶格处于稳定状态 1.2.5 结合力 一 、 结合力 原子间的相互作用 由势能u(r)可以按下式计算互作用力： f(r) = -du(r)/dr 当两原子很靠近时，斥力大于引力，总的作用力f(r) ?0。 当两原子相离比较远时，总的作用力为引力，f(r)?0 二 互作用力、互作用势能和原子间距的关系 u(r) r r f(r) ro rm 斥力 吸引力 1. 计算ro 、rm 在某一适当距离ro，引力和斥力相抵消，f(r)=0 即： du(r)/dr| ro=0 得ro 由：df(r)/dr| rm=- d2u(r)/dr2|rm= 0 得 rm 两原子间的互作用势能可用幂函数来表达： u(r)=?A/rm+B/rn A、B、m、n为大于零的常数 ，第一项表示吸引能，第二项表示斥力能。 晶体中总互作用势能为原子或离子对间的互作用势能之和。 经典的处理方法： 先计算两个原子之间的互作用势能，再把晶体的结构因素考虑进去，综合起来就可以求得晶体的总势能。 设晶体中两原子的互作用势能为u(rij),则由N个原子组成的晶体其总的互作用势能为： u(r) =1/2?? u(rij) 2 . 求结合能 已知原子间的结合力、结合能的数学表达式，可以计算晶格常数、体积弹性模量、抗张强度等许多物理量。 例如： 晶胞常数的计算： 原子处于平衡位置时，结合能最小， 由 du(r)/dr|r0=0 求晶格常数。 三、结合力、势能的意义 小 结 1. 固体的结合全部归因于电子的负电荷和原子核的正电荷之间 的静电吸引作用。但不同类型，表现形式不同。 离子键是由异性离子的静电吸引而形成； 共价键是反平行自旋的交叠电子，通过静电吸引束缚与它们关联的离子而形成； 金属键是靠负电子云同正离子实间的库仑力形成； 分子键靠感生偶极矩间的互作用形成 氢键是氢原子核通过库仑作用与负电性较大的离子结合形成。 2. 原子间的排斥作用来源于交叠电荷的静电排斥和泡利原理造成的排斥。 3. 晶体采用何种结合类型决定于原子束缚电子的能力，这个能力由原子的电负性衡量。 4 . 晶体结合力是研究其理化性能的基础。 课堂作业： 1.简述四大化学键的本质和特点； 2.简述晶体中粒子的两大类相互作用。 * (3) 价层电子互斥理论 CH4 NH3 H2O PF3 ClF3 分子构型和电子构型的区别 原则：尽可能使电子对之间的排斥作用最小 高键级低键级 孤对－孤对 孤对－键对 键对－键对 价层电子对互斥理论可以定性判断和预见分子的几何构型 分子的共价键中的价电子对以及孤对电子由于相互排斥作用而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的结构。 若一个中心原子和几个配位原子形成分子时，分子的几何构型取决于中心原子周围的价电子数目。价电子包括价层轨道中成键电子对(bp)和孤电子对(lp). 不同价电子对间排斥作用的顺序为： lp－l