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[理学]化学键与分子结构
所有物质都能以分子或晶体的形式存在。分子或晶体中原子(或离子)之间强烈的吸引作用叫做化学键。化学键主要有:金属键,离子键,共价键。本讲着重讨论共价键的形成和分子的空间构型。 由于两个氢原子的1s原子轨道互相叠加,两个?1s 都是正值,叠加后使核间的电子云密度加大,这叫做原子轨道的重叠,在两个原子之间出现了一个电子云密度较大的区域。 一方面降低了两核间的正电排斥,另一方面又增强了两核对电子云密度大的区域的吸引,这都有利于体系势能的降低,有利于形成稳定的化学键。 以上原子轨道相互重叠形成的σ键和π键 ,总称价键轨道 [例题] 根据表2-1数据,计算1molH2分别跟1molCl2、1molBr2(蒸气)反应,分别生成2molHCl和2molHBr分子,哪个反应放出的能量多? 2、键长:形成共价键的两个原子之间的核间距。键长是衡量共价稳定性的另一个参数。 3、键角:两个共价键之间的夹角称为键角。 [观察] 从表中可以看出,CO分子与N2分子在许多性质上十分相似,这些相似性,可以归结为它们具有相等的价电子数,导致它们具有相似的化学结构。 [练习] 原子数相同,最外层电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似,物理性质相似。 (1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是: 和 。 (2)等电子原理又有发展,例如:由短周期元素组成的物质中,与NO2-互为等电子体的分子有 、 。 复 习 回 顾 C2H4(sp2杂化) 配合物理论简介 练习:在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的? C原子发生SP杂化生成了两个SP轨道分别与两个O原子的一个P轨道形成两个σ键; C原子剩余的两个P轨道分别与两个O原子剩余的1个P轨道形成两个π键。 1.CO2 O: 1S22S 2P O C O σ σ π π 提示:C:1S22S 2P 激发 C:1S22S 2P SP杂化 基本要点 ABn 型分子(离子)中的中心原子A周围的价电子对的几何构型,主要取决于价电子对数(n),价电子对尽量远离,使它们之间斥力最小,能量最低,物质才能最稳定。 二、价层电子对互斥模型(VSEPR) 2 电子对数目与立体结构 4 3 5 6 VSEPR模型: 一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布(即含孤对电子的VSEPR模型) 2 3 4 5 6 直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥体 正八面体 平面 三角形 1200 正四面体 109.50 M M M 直线 1800 价电子对 4 3 2 n 空 间 构 型 1. 一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键,如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子 直线型 平面三角型 四面体 BeCl2 HgCl2 BF3 BCl3 CH2O CH4 CCl4 NH4+ 中心原子上的价电子都用于形成共价键,它们的立体结构可用中心原子周围的原子数 n 来预测,概括如下: ABn 立体结构 范例 n=2 n=3 n=4 直线形 平面三角形 正四面体形 BeCl2 HgCl2 BF3 CH2O CH4 CCl4 NH4+ 2. 另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子,如H2O和NH3,中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并与城键电子对互相排斥。 例如,H2O和NH3的中心原子分别有2对和1对孤对电子,跟中心原子周围的σ键加起来都是4,它们相互排斥,形成四面体,因而H2O分子呈V形,NH3分子呈三角锥形。 三角锥 V型 H2O H2S NH3 H3O+ 中心原子有孤对电子 CO2 结构式 中心原子有无孤对电子 空间结构 电子式 分子 CH4 CH2O NH3 H2O O C O :: :: : : : : : : : H O H : : : : H N H : H : : : H C H : H H O=C=O H-O-H H-N-H - H
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