[医学]分子结构及分子间氢键.ppt

§10.2 共价键 1、经典Lewis学说 2、现代价键理论 3、杂化轨道理论 4、价层电子对互斥理论 5、分子轨道理论 五、分子轨道理论简介 分子轨道理论的基本要点 ： 1、原子组成分子后，电子不再从属于某个原子，而是在整个分子空间区域(分子轨道)内运动，其运动状态可用分子轨道Ψ表示。 2、分子轨道是原子轨道的线性组合，有几个原子轨道参与组合就能形成几个分子轨道。 3、 为了有效地组合成分子轨道，要求成键的各原子轨道必须符合以下三个原则： （A） 对称性匹配原则：只有对称性相同的原子轨道，才能形成有效的分子轨道。 π分子轨道（肩并肩） （二）分子轨道能级及分子轨道中电子的排布 1、参与组合的原子轨道能量 2、原子轨道之间重叠的多少 对于O2、F2分子轨道的能量相对高低顺序为： σ1sσ*1sσ2sσ*2s σ2pxπ2py＝π2pz π*2py＝π*2pzσ*2px（图a) 2. 分子轨道中电子的排布 ：必须遵守保里（Pauli）不相容原理、能量最低原理和洪特（Hund）规则。 3、键级 ：在分子轨道理论中，常用键级来衡量分子中两个相邻原子间成键的牢固程度 。 例：H2、 He2、 N2、O2的键级 §10.3 分子间作用力 一、分子的极性 二、分子间的作用力（Intermolecular Force） 化学键是分子内部原子间较强的相互作用力，是决定分子化学性质的主要因素。 分子间作用力，分为范德华（van　der　waals）力和氢键。 分子的极化：这种因外电场的作用，使分子变形产生偶极或增大偶极的现象。 范德华力的特点 a、是存在于分子间的一种弱的静电引力。 b、能量比化学键的键能小一二个数量级。 c、没有饱和性和方向性。 d、色散力为是主要的，其余是次要的。 三、氢键(Hydrogen Bond) 氢键： 氢原子和电负性大的原子以共价键结合后，和另一个键上电负性大的原子相互吸引，产生的比较强烈的吸引力。以X—H···Y表示。 氢键的强弱与X和Y的电负性大小有关，电负性越大，氢键越强， 半径越小越能接近X-H，所成氢键也就越强。因此F-H…F是最强的氢键. 分子内氢键 氢键的本质: 属于静电吸引作用。 氢键的饱和性和方向性 饱和性 X—H只能和一个Y原子结合（空间位阻作用）； 方向性 X—H和Y应尽可能在同一直线上。（当X—H…Y在同一直线上时，带负电的X和Y相距最远，斥力最小） H O H H O H H O H H O H 氢键的饱和性和方向性（例如：H2O） 氢键对物质性质的影响 对熔点和沸点的影响 对溶解度的影响 溶质分子和溶剂分子之间能够形成氢键，则溶质的溶解度显著增大。 溶质分子形成分子内氢键，在极性溶剂中，它的溶解度则减小；在非极性溶剂中，它的溶解度则增大。 分子间氢键的形成可使物质的熔点和沸点显著升高。 分子内氢键的形成，常使物质的熔点和沸点降低 。 这句话应该很好理解，也就是说当不同的原子形成分子以后，各个原子轨道将从新组合成新的轨道，也就是分子轨道，组合的分子轨道有一半的轨道低于原来的的原子轨道也就是成键分子轨道（Bonding molecular orbital)，一半的轨道高于原来的的原子轨道也就是成键分子轨道（antiBonding molecular orbital) 。 我们要学习分子轨道中电子的分布情况，首先就要弄清分子轨道的能级分布情况， 决定轨道能级有两个因素，第一：，也就是说1S轨道的能级绝对不胡高于2S轨道能级 第二：；也就是说重叠的愈多，能级轨道能量也就越低。 也就是所谓的分子轨道内运动，如氢气分子，当两个氢原子靠近形成氢分子的时候，电子就不在分别属于这连个原子，而是整个分子。这就是分子轨道理论的第一个基本点。 其与现代共价键理论的重要区别在于：分子轨道理论认为原子轨道组合成分子轨道，电子在分子轨道中填充、运动；而现代共价键理论则讨论原子轨道，认为电子在原子轨道中运动。 对称性匹配是指两个原子轨道组合成分子轨道时，只有对称性相符的原子轨道才能组合成分子轨道。 例如，这几种轨道重叠方式，哪一些是符合对称匹配性原则的，哪一些是不符合对称匹配性原则的。 如果大家预习过书就知道ab不符合对称匹配性原则，这是应为它们重叠以后，没有相同的对称性。 相对而言，剩下的就有相同的对称性，如C是轴对称，d是中心对称，efg也是轴对称。所以这一些符合对称匹配性原则。 同样，也是一样，对于π分子轨道，它们重叠方式也有两种，形成两种轨道，一个是成键轨道πp一个是反键轨道πp* 现在我们清楚的知道，分子轨道分为两类，一个是σ分子轨道；一个是π分子轨道 下面，我们接着学习分子轨道中电子的排布。 在同一原子中不能存在运动状态完全相同的电子，或者说同一原