分析化学第八章化学键与分子结构.ppt

SF6 正八面 体形 sp3d2 d2sp3 PF5, PCl5 双三角 锥形 sp3d，dsp3 Ni(CN)42– 平面正方形 dsp2 CH4, SiCl4, CCl4, SO42– 正四面体形 sp3 BF3, BCl3 平面三角形 sp2 CO2 , BeF2, BeCl2 直线形 sp 例子 分子几何形状 杂化轨道类型 杂化轨道类型与分子几何构型小结 在两个原子间形成的 ? 键称为定域 ? 键 在三个或者三个以上原子间形成的 ? 键称为离域 ? 键，也叫大 ? 键 6. 离域 ? 键 例 NO3– N O O O ? ? ? ? ? ? 分子中有三个 px – sp2 ? 键，还存在一个 离域 ? 键 ? 4 6 H H H H H H 分子中 C 与 C 之间以 sp2 杂化轨道形成 ? 键，C 与 H 之间形成 s – sp2 ? 键，6 个 C 的 pz 轨道平行重叠成 离域 ? 键 ? 6 6 苯 C6H6 7. 价键理论的局限性 (1). 仍然存在不能解释的现象，如 O2 的磁性 (2). 不能准确预测所有分子的几何构型，如 O3，SO2 等 §8.4 价层电子对互斥理论 (VSEPR) 和分子构型 一. VSEPR 提出的理由 价键理论不能准确预测所有分子的几何构型，如 O3， O O O ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 直线型：中间原子 sp 杂化 分子中存在两个 ? 3 5 弯曲型：中间原子 sp2 杂化 分子中存在一个 ? 3 4 O O ? ? ? ? O ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 二. VSEPR 的内容 1. 分子的几何构型取决于中心原子周围的价电子对数。价电子对包括成键电子对和孤对电子 2. 由于电子对之间的斥力，它们采取尽可能彼此远离的方式排列在中心原子周围，而且分子尽可能采取对称的结构 3. 电子对之间斥力大小顺序是： lp – lp lp – bp bp – bp 其中 lp 表示孤对电子， bp 表示成键电子对 三. VSEPR 的规则 规则 1. 计算中心原子周围的价电子对数时，包括中心原子本身的价层电子、配位原子提供的电子以及分子或者原子团所带的电荷 规则 2. 氧原子作配位原子时，它提供的电子数总是计为零；卤素作配位原子时提供电子数为 1 规则 3. 参与形成多重键的电子不参与计算价电子对数 规则 4. 孤对电子所占的空间比成键电子对大。如果计算电子对时产生了分数，如 2.5，价电子对数为 3 例 确定 O3 分子的构型 中心原子是 O，配位原子也是 O，因此，中心原子周围价电子对数为： n = 6 2 = 3 根据 VSEPR， O3 分子为弯曲型（或称折线型） O O ? ? ? ? O ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 例 确定 NO3– 分子的构型 中心原子是 N，配位原子是 O，原子团带一个负电荷，因此，中心原子周围价电子对数为： n = (5+1) 2 = 3 所以 NO3– 分子为平面三角形构型 例 确定 ClF3 分子的构型 中心原子是 Cl，配位原子是 F，中心原子周围价电子对数为： n = (7+3) 2 = 5 可能的构型： Cl ? ? ? ? F F F Cl ? ? ? ? F F F Cl ? ? ? ? F F F ? 例 乙烯分子 C2H4 的构型 C2H4分子中存在一个双键，因此，在考虑其中一个 C 原子周围其它原子的排布时，价电子对计算公式为 n = (3+ 2×1 + 1) 2 = 3 C C H H H H 四. VSEPR 理论的局限性 1. 不能说明分子中化学键形成原因和键的稳定性，同样不能解释氧分子的顺磁性 2. 能够很好说明前三周期元素原子形成的简单化合物的空间构型，但对于第四周期及以后元素原子形成的化合物的空间构型常有较大出入。 §8.5 分子极性和偶极矩 分子极性的产生，是由于共价分子中，原子的电负性不同，使成键电子云向其中一方偏移所造成。分子的极性与组成分子的原子和分子的构型相关。 C H H H H C Cl Cl H H 原子电负性不同，但分子无极性 原子电负性不同，分子有极性 偶极矩 表示分子电荷分布的一个物理量，等于极性分子正负电荷重心间距离 d（又称偶极长），与偶极电荷 q 的乘积： ? = q × d 偶极矩表示了分子极性的强弱。双原子分子的偶极矩称为键矩。 偶极矩可以通过实验测定，但不可能单独测定偶极长 d 及偶极电荷 q。 [单位为德拜 ( D )。 1 D = 3.336×10–30 C · m] §8.6 分子间作