分子结构与晶体结构最全版.docx

1、分子结构与晶体结构最全版第六章分子结构与晶体结构教学内容：1.掌握杂化轨道理论、2.掌握两种类型的化学键（离子键、共价键）。3.了解现代价键理论和分子轨道理论的初步知识，讨论分子间力和氢键对物质性质的影响。 教学时数：6学时分子结构包括：1.分子的化学组成。2.分子的构型：即分子中原子的空间排布，键长，键角和几何形状等。3.分子中原子间的化学键。化学上把分子或晶体中相邻原子（或离子）之间强烈的相互吸引作用称为化学键。化学键可 分为：离子键、共价键、金属键。第一节共价键理论1916年，路易斯提出共价键理论。H：H :N:N： H-CI：靠共用电子对，形 成化学键，得到稳定电子层结构。定义：原子间

2、借用共用电子对结合的化学键叫做共价键。对共价键的形成的认识，发展提出了现代价键理论和分子轨道理论。1.1共价键的形成1.1.1氢分子共价键的形成和本质 （应用量子力学）当两个氢原子（各有一个自旋方向相反的电子） 相互靠近，到一定距离时，会发生相互作用。 每个H原子核不仅吸引自己本身的 1s电子还吸引另一个 H原子的1s电子， 平衡之前，引力 排斥力， 到平衡距离d，能量最低： 形成稳定的共价键。H原子的玻尔半径：53pm,说明H2分子中两个H原子的1S轨道必然发生重叠，核间形成一个 电子出现的几率密度较大的区域。 这样，增强了核间电子云对两核的吸引， 削弱了两核间斥力，体系能量降低，更稳定。

3、（核间电子在核间同时受两个核的 ；$ ； 吸引比单独时受核的吸 引要小，即位能低，能量低）。1.1.2价键理论要点1要有自旋相反的未配对的电子Hf + H J - t H H 表示：H:H 或 H-H2电子配对后不能再配对 即一个原子有几个未成对电子，只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子成键。 女口： N: 2s22p3, 心 N或NH这就是共价键的饱和性。3原子轨道的最大程度重叠（重叠得越多，形成的共价键越牢固）1.1.3共价键的类型1b键和n键（根据原子轨道重叠方式不同而分类）s-s : b键，如：H-Hs-p : b 键，如：H-CIn键,p-p : b 键，如： CI-CI 单键：b

4、键b键 n键牢固程度 牢固 差含共价双键和叁键的化合物的重键容易打开，参与反应。2非极性共价键和极性共价键根据共价键的极性分(电子云在两核中的分布)，由同种原子组成的共价键为非极性共价键。例：H2，Q，N2等一般来说，不同种原子组成的共价键为极性共价键。例：HCI，HbQ, NH3等共价键极性的强弱，可由成键原子的电负性的大小来表示。极性共价键是非极性共价键和离子键的过渡键型。例：H-F H-C1H-BrH-IX2. 1 4.0 2,1 102. 1 2.82. 1 2. 5A x1.9 0.90.70.4視性变小3配位共价键(配位键)：原子或离子有空轨道 ，有孤对电子。饱和性：一个原子有几个

5、未成对电子，就只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子配对成 键。方向性：共价键尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向形成。如形成HCI时，只有氢原子沿着 X轴与氯原子的P轨道成键时，轨道重叠最多。1.2、键参数表征共价键的物理量叫键参数。键能：共价键的强度键长、键角：以共价键形成的分子的空间构型(几何构型)1、键能：衡量共价键强弱的物理量。指 298.15K，101.3KPa 条件下，AB (g) - t A ( g) + B (g)所需的 E ( KJ/moI )双原子分子，其键能=离解能D,如Cl 2 , HCl多原子分子，指的是平均键能:2、键长（用X射线法）：成键的两个原子核之间的距离。两个

6、原子共价半径之和=键长键长越短，键能越大，共价键越牢固。3、键角价键理论比较简明地阐述了共价键的形成过程和本质， 并成功地解释了共价键的饱和性和方向性，但在解释分子的空间构型（结构）方面发生一定困难。第二节杂化轨道理论和分子的几何构型CH4，C的四价问题1931年，Pauli ng、Slater在价键理论的基础上，提出杂化轨道理论。一、 杂化轨道的概念1.什么叫杂化轨道？能量相近的原子轨道混合起来， 重新组成一组能量相同的轨道， 这一过程，称原子轨道杂化,组成的新轨道叫杂化轨道。2.原子轨道杂化后，使一头大，电子云分布更集中，成键能力更强。3.杂化后，体系的能量降的更低，生成的分子也更稳定。二

7、、 杂化轨道的类型和体系分子的几何构型1.SP杂化和分子的几何构型一个S轨道和一个轨道 P之间进行的杂化。例：HgCl 210 2Hg 5d 6s两个朶化轨道均匀布在一醱上，18M 念尸戚键型 得到直疑分子BeCl2,n B族形成的AE2型分子都为直线形。2.SP 2杂化和分子的几何构型一个S轨道和二个轨道 P之间进行的杂化.例：BF3B 2%V三个朶化轨道肺 平面正三角形3.SP 3杂化和分子的几何构型一个S轨道和三个轨道 P之间进行的杂化.例：CCl4C 2s2p?四个杂化轨道等同，正四面体型如 CH，SiHh，SiCl 4，CCl4等三、不等性杂化1、有孤对电子参加的不等性杂化1H2O分

8、子的几何构型0 2/时册杂化” WKD 能量稍低，不融SP3杂化O-H键角压缩成104.5 ,（而孤对电子不成键，能量较低，对成键电子云排斥更大，使两个 正四面体型为109.5）（两孤对电子之间夹角109.5）斥力：孤对电子-孤对电子孤对电子-成键电子成键电子-成键电子2NH的几何构型N 2珊-QO杂化严 OS 化 9P部分朵化轨道电子对数构型实例2直线型BeCl 2、HgCL3平面三角形BF3、BCI34正四面体CH、NH+、CCI4、SiCI 4、5三角双锥PCI5、PF3CI2、SbCb6正八面体SF6、MoF第三节离子键离子键的形成和特征1.离子键的形成电子云间存在排斥力，两原子核间存

9、在相互吸引力， 当两原子接近到一定距离，引力=斥力，（此时整个体系能量最低），形成离子键。2.离子键的特征1本质：阴、阳离子间的静电引力2无方向性、饱和性只要空间允许，尽可能多地吸引带相反电荷的离子（任何方向，尽可能多）。但总体来说,有一定比例。二离子的特性1、 离子的电荷简单离子的电荷由原子得到或失去形成的，其电荷绝对值为得失的电子数。离子化合物AmBn A+， Bm-2、 离子的电子层结构简单阴离子的电子构型，一般与同周期希有气体原子电子层构型相同。简单的阳离子构型：分类 构型通式2亡型 9胫型 (n-1) P (n-1)(9-17)亡型 (n-1) Q (n-1) (n-1) N18亡型

10、 (n-1) s2 (n-1) (n-1) d10 (18+2) 型(n-1) s3 (n-l)(n-1)捫ns3实例Lit Be2*Mg1*, A?+TP+, Cift F 旳炉Sri3*- PtT, B?+离子半径将阴阳离子看成是保持着一定距离的两个球体。例:原子或离子00-tf-半径(pm)66 (共价半径)17d 140原子或离子FeF白F0半径(pm)116 (共价半径)74 64从左到右，阳离子：正电荷数f,半径J一周期3、阴离子：负电荷数J,半径J3同一主族电荷数基本相同，从上到下，半径f（T电子层增加）离子半径J,离子间引力T,离子键强度T,熔、沸点T,硬度T第四节分子间力和分

11、子晶体分子间力1、分子的极性任何以共价键结合的分子中，存在带正电荷的原子核、带负电荷的电子。分子中存在正电荷中心（“ +”极）、负电荷中心（“-”极）。两中心重合，整个分子无极性，称为非极性分子；两中心不重合，整个分子有极性，称为极性分子。1由共价键结合的双原子分子，键的极性和分子极性一致；例：02、N2、H2、CI2非极性键，非极性分子。HI 、HBr极性键，极性分子。2由共价键结合的多原子分子，键的极性与分子极性不完全一致，而与几何构型有关对称结构非对称结构CH4、3iH4、cq恥1貝 P N等分子极沉、cq等H H H jj. 性的大小通常用偶极矩来度量。非极性分子极性分子q :原子的正

12、或负中心，一端的电荷量，单位：库仑（ C）, 191个电子的电量 =1.602 X 10- Cd:正负电荷中心间距离，单位：米（ m）,其数量级相当于原子距离， 10-11 m-30 卩 10 C m测定卩，可判断分子极性大小；可判断多原子分子是否具有对称结构。2.分子的变形性1什么叫分子的变形性？在外电场作用下，分子中的正负电荷中心的位置发生改变，产生 ”诱导偶极”，这种现象称为分子的极化或变形极化。分子受极化后，分子外形发生改变，称为分子的变形。2影响分子变形性的内在因素分子中的原子数越多，原子半径越大（分子越大），分子中电子数越多，变形性越大。3分子在外电场作用下的变形程度，用极化率 a

13、来度量3.分子间力分子间力范德华，1873年首先提出，又称为范德华力。段时色散力f,熔、沸点仁b）诱导力某一瞬间;与被诱导分子的变形性成正比 ；与分子间距离的 戊成反比。发生在非极性分子与极性分子之间及极性分子与极性分子之间。c）取向力（极性分子与极性分子之间） OO 30 极性分子存在充分靠近产生朗向力 进一步产生诱导偶极，诱导力与极性分子的卩2成正比；与T成反比；与分子间距离的R6成反比。非极性分子之间， 存在：色散力P 224，表8-5极性分子与非极性分子间：色散力、诱导力极性分子之间， 存在：色散力、取向力、诱导力分子间作用力的特性a） 分子间作用力是存在于分子间的一种永久性吸引作用。

14、b） 是一种短程力，作用范围： 300-500pm，因此，只有当分子之间距离很近时，才有分子间作用力。当距离很远时，这种力消失。c） 没有方向性和饱和性。（分子间力实质为静电引力）d） 强度为化学键的 1/101/100 。e） 除很大的分子（如 H2O外，分子间作用力以色散力为主。3分子间作用力对物质物理性质的影响Fa Cl2 (g) Br: (L). Ia (S) 増 増 増 増4、氢键氢键形成的条件O N、F电负性大，原子半径小，具有孤对电子，易形成氢键。注意:a） 不同分子亦会形成氢键b） 分子内亦会形成氢氢键的强度和性质a ）强度：比化学键小得多与分子间力相同数量级，是键能的b）具有

15、方向性和饱和性二物质溶解度原理结构相似者（溶剂、溶质结构相似）易溶，即“相似相溶”。L-L : CHOH CHOH在水（H-O-H）中易溶。S-L :离子型盐易溶于氢键型溶剂（极性大）； 非极性化合物易溶于非极性或低极性溶剂。选择朋友要经过周密考察，要经过命运的考验，不论是对其意志力还是理解力都应事先检验，看其是否值得信赖。此乃人生成败之关键，但世人对此很少费心。虽然多管闲事也能带来友谊，但大多数友 谊则纯靠机遇。人们根据你的朋友判断你的为人：智者永远不与愚者为伍。乐与某人为伍，并不表示他是知已。有时我们对一个人的才华没有信心，但仍能高度评价他的幽默感。有的友谊不够纯洁，但 能带来快乐；有些友谊真挚，其内涵丰富，并能孕育成功。一位朋友的见识比多人的祝福可贵得多。所以朋友要精心挑选，而不是随意结交。聪明的朋友则会驱散忧愁，而愚蠢的朋友会聚集忧患。此外, 若想让友谊地久天长。这需要技巧和判断力。有的朋友需近处，有的则需远交。不善言谈的朋友可能擅长写信。距离能净化近在身边无法容忍的缺陷。交友不宜只图快乐，也要讲求实用。一位朋友等于 一切。世间任一美好事物的三大特点，友谊兼而有之：真、善、专一。良友难遇，如不挑选则更难求。保住老朋友，比结交新朋友更重要。交友当寻可长久之友，如得其人，今日之新交，他年自成老友。