《第2章分子结构》.ppt

第2章 分子结构 2-1 路易斯结构式 2-2 单键、双键和叁键—σ键和π键—价键理论（一） 2-3 价层电子互斥模型（VSEPR） 2-4 杂化轨道理论—价键理论（二） 2-5 共轭大π键 2-6 等电子体原理 2-7 分子轨道理论 2-8 共价分子的性质 2-9 分子间力 2-10 分子对称性（选学材料） 习题 2-1 路易斯结构式 19世纪的化学家们创造了用元素符号加划短棍“—”来表明原子之间按“化合价”相互结合的结构式。 分子中的原子间用“—”相连表示互相用了“1价”，如水的结构式为H—O—H；“=”为“2价”；“≡”为“3价”。 在绝大多数情况下，氢总是呈1价，氧总是呈2价，氮呈3或5价，卤素则在有机物中大多呈1价，在无机物中除呈1价，还呈3、5、7价，等等。 这种“化合价”概念是由英国化学家弗兰克兰在1850年左右提出的。 弗兰克兰化合价并无正负之分，同种原子形成的分子，如H2，其中的氢也呈1价，故氢分子的结构式为H—H。这种经典结构式称为弗兰克兰结构式。 　 “正负化合价”是后来由瑞典化学家贝采里乌斯在19世纪80年代提出来的，跟弗兰克兰化合价不是一个概念。贝采里乌斯化合价与弗兰克兰提出的经典化合价不同，例如，单质中元素的贝采里乌斯化合价为零 路易斯认为，稀有气体最外层电子构型(8e)是一种稳定构型。他把用“共用电子对”维系的化学作用力称为“共价键”。后人就把这种概念称为路易斯共价键理论。 分子有用于形成共价键的键合电子(成键电子)和未用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子”，用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式可以表示为： 人们把这类(用短棍表示共价键，同时用小黑点表示非键合的“孤对电子”)添加了孤对电子的结构式叫做路易斯结构式,也叫电子结构式。如：SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32–和SO42–的路易斯结构式: 第二周期元素最外层是L层，它的2s和2p两个能级总共只有4个轨道，最多只能容纳8个电子，因此，对于第二周期元素来说，多电子中心的路易斯结构式明显不合理。 为避免这种不合理性，可以在不改变原子顺序的前提下，把某些键合电子改为孤对电子，但这样做，键合电子数就与经典化合价不同了，例如，N2O，分子价电子总数为16，可以画出如下两种路易斯结构式： 对于可以写出几个相对合理的路易斯结构式的分子，泡林提出了“共振论”，认为分子的真实结构是这些合理路易斯结构式的“共振杂化体”，每个结构式则称为一种“共振体”，“共振”的符号“←→”例如： 路易斯结构式是讨论共价键理论的基础。路易斯结构式给出了分子的总价电子数，用“电子对”的概念解释了经典结构式中表达弗兰克兰化合价的短横，并标出了未键合的孤对电子。但路易斯结构式不能很好地表达分子的立体结构，也不能表达比传统的单键、双键、叁键更复杂的化学键。 2-2 单键、双键和叁键-σ键和π键——价键理论（一） 第二种的重叠方式，电子云重叠后得到的电子云图象呈镜像对称，这种共价键叫p键（肩并肩）： 2-3 价层电子互斥模型（VSEPR） 分子的立体结构决定了分子许多重要性质，例如分子中化学键的类型、分子的极性、分子之间的作用力大小、分子在晶体里的排列方式，等等，而路易斯结构式未能描述分子的立体结构。 无机分子的立体结构通常是指其s-键的分子骨架在空间的排布。这种分子骨架可以用现代实验手段测定。 实验证实，属于同一通式的分子或离子,其结构可能相似，也可能完全不同。 如H2S和H2O属同一通式H2A，结构很相似，都是角型分子，仅夹角度数稍有差别，而CO32-离子和SO32-离子属同一通式AO32-,结构却不同:前者是平面型,后者是立体的三角锥型。 20世纪50年代, 英国化学家吉列斯比(R.J.Gillespie)和尼霍尔姆(Nyholm)在总结前人工作的基础上提出了一种简单的模型, 用来判断某一个分子或离子的立体结构,定名为价层电子对互斥模型,简称VSEPR模型(Valence Shell Electron Pair Repulsion的缩写)。 对于我们经常遇到的分子或离子，特别是以非金属原子为中心的单核（即单中心）分子或离子，用这一理论模型预言的立体结构很少与事实不符。 1、VSEPR模型的要点: (1)用通式AXnEm来表示所有只含一个中心原子的分子或离子的组成，式中A表示中心原子,X表示配位原子(也叫端位原子),下标n表示配位原子的个数,E表示中心原子上的孤对电子对,下标m是孤电子对数。已知分子或离子的组成和原子的排列顺序时，m值可用下式确定: m=(A的族价-X的化合价·X的个数±离子的电荷数)/2 (2)通式A