[理学]四川大学王欣老师大学化学课件Chap7a.ppt

分子的结构与性质 本章内容 1.概述 2.价键理论 3.分子轨道理论 应用于双原子分子 4.杂化轨道理论 5.分子的性质 极性 分子间作用力 键长 1.概述 分子:原子结合形成分子组成构成 物质的结构单元 相互作用 化学键:分子内直接相邻原子间 的强相互作用 分子内与分子间作用力 氢键 范德华力 化学键 离子键:原子间发生电子转移,正负离子的 强静电作用 NaCl 无方向性和饱和性 共价键:原子间共用一对或若干对电子, 通过共用电子结合而成 如H2 Cl2 HCl 金属键:金属与金属共用电子形成金属晶体 共价键 非极性键 极性键 配位键 共价键理论 价键理论 分子轨道理论 杂化轨道理论 分子空间构型 价层电子互斥理论 价键理论 1.介绍 2.共价键的形成和其本质 Lewis 为什么惰性气体稳定? 共价键的本质 Heitler-London 处理H2分子 3.共价键理论 (电子配对法)的基本要点 (1)自旋相反单电子相互接近,波函数符号相同,核间电子云密集,能量降低,符合能量最低原理形成共价键 (2)未成对电子两两配对可以形成一个或多个共价键。如A, B原子各有一自旋相反的未成对电子,形成一个共价单键 如H2, 若A,B各有2个或3个未成对电子,自旋相反的形成共价双键或参键 如N2 若A有两个成单电子,B有一个成单电子,可 组合成分子AB2 两原子没有成单电子不能形成共价键如He 3.原子轨道叠加,轨道重叠愈多,电子在核间出现机率越大,共价键越强,共价键形成应尽可能沿原子轨道最大重叠方向形成 小结 形成共价键需轨道对称匹配(自旋相 反), 原子轨道最大重叠,能量最低, 共 价键的本质是一种静电作用力 4.共价键的特征 (1)饱和性 每个原子形成共价键的总数或与 单键相连的原子数目是一定的 如Cl + Cl→Cl2 √ Cl2+Cl→Cl3 × 5.共价键的键型 (1)正常共价键 电子由两个原子共同提供 A:B 特殊共价键 配位键 电子只由一个原子提供 (2)σ键π键 σ键 沿键轴方向 “头碰头”.沿键轴呈圆柱形对称, (只有一个方向的轨道重叠)特点: 重叠程度大 键能大 不易参加反应 π键 沿键轴方向 “肩并肩” ,沿键轴的节面呈平面对称 (轨道的多个方向重叠) 特点: 重叠程度小 键能小 活泼 易反应 价键理论的成功与不足 成功解释共价键的本质,共价健的 方向性饱和性 不足 解释空间结构遇到困难 (杂化轨道理论) 电子局限于原子间小区域,没有从 分子整体考虑,无法解释O2顺磁性 单电子键,三电子键等特殊的键 分子轨道理论 着重于分子的整体性,把分子作为 一个整体来处理 1.基本要点: (1)分子中电子不再从属某个特定原子,而在遍及分子的整个范围内运动。每个电子的运动状态可用波函数描述，称该波函数为分子轨道 基本要点 (2)分子轨道是同分子中不同原子的原子轨道线性组合而成 原子轨道Ψa ,Ψb Ψ1=C1Ψa + C2Ψb Ψ1*=C1Ψa -C2Ψb 原子轨道与分子轨道区别 原子轨道 单中心 分子轨道 多中心 原子轨道用 s, p, d, f… 分子轨道用σ, π, δ… (4)原子轨道组合成分子轨道需要遵循能量相近原则，轨道最大重叠原则，对称性匹配原则 (5)分子轨道中电子的排布也遵从原子 轨道电子排布的2个原理一个规则 2.有效组成分子轨道的条件 (1)对称性匹配原则 原子轨道Ψa ,Ψb相对于键轴有相 同的对称性 同号重叠(++,--)满足对称性匹配 存在异号重叠(+-)则为对称性不匹配 (2)能量相近原则 能量相近原子轨道才能组成有效 的分子的轨道 能量愈近愈好，相差太大，可能 会发生电子的迁移形离子键 (3)最大重叠原则 对称性匹配条件下重叠程度越大 成键轨道能量降低越多，化学键 越强 3.原子轨道组合成分子轨道的几种形式 (1) s-s重叠 H2分子 形成σ键 4.分子轨道类型 (1)成键轨道　能量低于原来原子轨道　 反键轨道　　高于原来原子轨道 非键轨道　　等于原来原子轨道 (2) σ, π, δ σ　头碰头　没有节面　s-s px-px π 肩并肩　一个节面　 py-py δ 面对面　二个节面 d-d (3) g, u分子轨道 若分子轨道中任意一点p,其对称点 q两者大小相等符号相同，称该分 子轨道g对称，若大小相等方向相 反为u对称 同核双原子分子 σg 　成键　σu　反键 πu　成键　 πg　反键 (4)键级 (重点,需写出电子组态) 键级=[成键电子总数－反键电子总数]/2 H2 2/2 键级为１ 键级越大键越强　键级为0不成键 7