章分子结构课件

第 2章 分子结构(Structure of Molecule)12-1 路易斯结构式2-2 单键、双键和叁键 键和 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 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 分子间力主要内容21. 掌握 杂化轨道理论 (sp、 sp2、 sp3、 dsp2、 sp3d、 dsp3、 d2sp2、 d2sp3或 sp3d2型杂化 ) 每一类型各能举出 23 个实例。 2. 了解 第二周期同核双原子分子 (N2、 O2等 )异核双原子分子 (如 CO、 HF)等的分子轨道理论。 3. 了解 分子间力的概念，弄清化学键和分子间力的区别。 4. 掌握 氢键的特征和形成条件及其对物质物理性质的影响。 5. 了解 物质性质与分子结构键参数的关系。 6 掌握 共轭大 键，价层电子对互斥理论。 教 学 要 求31. 共价键的形成和本质，现代价键理论的要点和 优缺点，共价键的方向性和饱和性， 键和 键。2. 价层电子对互斥理论。3. 杂化轨道理论和 共轭大 键 4. 分子轨道理论简介：分子轨道的含义，分子轨道的形成，分子轨道中电子的排布，键级。5. 共价分子的性质 -键能、键长、键角，键的极性。 分子偶级矩和磁性。6.分子间的作用力和氢键。教 学 重点4MO法， 共轭大 键 教 学 难点讲授法，归纳法，示例法教 学 方 法519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 HOH ； “=”为 “2价 ”；“”为 “3价 ”。2.1 路易斯结构式第二章 分子结构英国化学家弗兰克兰在 1850年左右提出化合价并无正负之分，同种分子，如 H2， 其中的氢也呈 1价，故氢分子的结构式为 HH 。 这种经典结构式称为 弗兰克兰结构式。 6路易斯把弗兰克兰结构式中的 “短棍 ”解释为两个原子各取一个电子配成对，即： “” 是一对共用电子， “ ”是 2对共用电子， “ ” 是 3对共用电子。路易斯还认为，稀有气体最外层电子构型（ 8e- ） 是一种稳定构型，其他原子倾向于共用电子而使他们的最外层转化为稀有气体的 8电子稳定构型 8 隅律。路易斯又把用 “共用电子对 ”维系的化学作用力称为 共价键 。这种观念为 路易斯共价键理论 。2.1 路易斯结构式第二章 分子结构7孤对电子： 分子中除了用于形成共价键的键合电子外，存在未用于形成共价键的非键合电子。在写结构式时常用小黑点表示孤对电子。把这类添加了孤对电子的结构式叫 路易斯结构式 （ Lewis structure）， 也叫电子结构式（ electronic structure）。2.1 路易斯结构式第二章 分子结构8价电子总数等于分子中所有原子的价电子数之和，但中心原子周围的电子总数 (共用电子 +孤对电子 )并不总等于 8，有多电子中心或缺电子中心如：2.1 路易斯结构式第二章 分子结构9优点： 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。 缺点： 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。路易斯结构式的优缺点 2.1 路易斯结构式第二章 分子结构10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：苯分子 C-C键长没有区别，苯分子中的 C-C键既不是双键，也不是单键，而是单键与双键的 “共振混合体 ”。苯和乙酰胺的 “共振杂化体 ”2.1 路易斯结构式第二章 分子结构112.2 价键理论（一）第二章 分子结构2-2 单键、双键和叁键 -键和 键价键理论（一）2.2.1. 化学键 (Chemical Bond)分子或晶体中相邻原子（或离子）之间强烈的吸引作用。化学键理论离子键理论共价键理论金属键理论价键理论分子轨道理论122.2.2 价键理论基本要点具有自旋相反的单电子的两个原子相互接近时，单电子可以配对构成共价键。1. 电子配对原理H2： H 1s1 + H 1s1 H-H HCl： H 1s1 + Cl 3s23p5 H-ClN2： N 2s22p3 + N 2s22p3 N N如2.2 价键理论（一）第二章 分子结构13成键 原子轨道重叠越多，两核间电子云密度越大，形成的 共价键越稳定。2. 原子轨道最大重叠原理3. 对称性匹配原理 两原子轨道重叠时，必须考虑原子轨道 “+”、 “-”号，同号重叠才是有效重叠。2.2 价键理论（一）第二章 分子结构14原子轨道角度分布图+ +_+_+_+_+_+szxpzzxpxzx xypyz z z y yx x x xydxz dyz dxy-+ +2.2 价键理论（一）第二章 分子结构152.2.3 共价键的特性 具有饱和性和方向性s 和 px 轨道的重叠方式+- x+ - x+ x-2.2 价键理论（一）第二章 分子结构16范畴：s s 重叠s p x 重叠px px 重叠2.2.4 共价键的类型 定义： 两原子轨道沿键轴（两核间联线）进行同号重叠而形成的共价键称 键 。1. 键2.2 价键理论（一）第二章 分子结构17s s 18s px 19px px 20特征： 原子轨道沿两核间联线方向以 “ 头碰头 ” 的方式发生轨道重叠，最有利于实现最大程度重叠。特点： 电子云集中在两核联线上，重叠程度很大，电子云密度大。降低核的正电排斥 ,加强核对电子的吸引 ,故 键很稳定。2.2 价键理论（一）第二章 分子结构21举例Cl2： 1s22s22p63s23p5 3py23pz23px11s22s22p63s23p5 3py23pz23px1 3px1+3px1 px-pxHCl: s-pxH2： 1s1 + 1s1 s-s2.2 价键理论（一）第二章 分子结构222. 键范畴：pz-pz 重叠py-py 重叠定义： 两原子轨道垂直于两核间联线并相互平行而进行同号重叠所形成的共价键叫 键。2.2 价键理论（一）第二章 分子结构23特征： 原子轨道以 “肩并肩 ”的形式发生轨道重叠。特点： 电子云没有集中在两核间连线，所以，键重叠程度小于 键， 键不及 键稳定。举例： N2： 1s22s22p3 2px12py12pz11s22s22p3 2px12py12pz1结论 ： （ 1）共价单键为 键， 键几乎总是与 键一起出现，也只能存在于双键和三键中；（ 2） 键较 键稳定。2.2 价键理论（一）第二章 分子结构24 键和 键比较： 重叠方式重叠程度对称情况 核对其束缚 力键能 活泼程度键头碰头大 沿键轴虽圆柱对称大 大，键不易断不活泼键肩并肩小 沿键轴平面呈反对称小 小，键易断高活泼性2.2 价键理论（一）第二章 分子结构253. 配位键 (Coordination Bond)形成条件：成键时，一方有孤对电子，另一方有空轨道。例 :FFFFBBF4-HHHHNNH4+C O2s22p2 2s22p4CO2.2 价键理论（一）第二章 分子结构26分子的 立体结构 决定了分子许多重要性质，但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。2.3 价层电子对互斥模型（ VSEPR)第二章 分子结构271940年，希吉维克（ Sidgwick） 和坡维尔（Powell） 在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。这种理论模型后经吉列斯比（ R.J.Gillespie） 和尼霍尔姆（ Nyholm） 在 20世纪 50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称 VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion)模型。2.3 价层电子对互斥模型（ VSEPR)第二章 分子结构28（ 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。 A： 中心原子， X： 配位原子， n： 配位原子的个数， E： 中心原子上的孤对电子对， m： 孤电子对数。 m值的计算： m=(A的族价 -X的化合价 X的个数 +/-离子电荷相应的电子数 )/22.3 价层电子对互斥模型（ VSEPR)第二章 分子结构1.VSEPR模型的要点是：29分子mSO2 SO3 SO32