第六章结构化学3(22次).doc新.doc

复习核外电子排布、原子的周期性变化第四节 分子结构一、 离子键1916年,德国化学家柯塞尔提出离子键理论,解释电负性差别较大元素形成的化学键。1离子键的形成 E r0 核间距E0带有相反电荷的离子彼此接近时，静电引力使它们相互吸引，在核间距rr0时，引力大于斥力，体系能量不断降低；当rr0时，正负离子间的引力及它们电子云之间的斥力相等；当rr0时，斥力会大于引力作用，且随着r的减小增加很快，体系的能量不断升高。当r0时，体系处于一种相对稳定的状态，正负离子间形成牢固的结合，也就是正负离子间形成了化学键。2离子键的定义 通常把这种靠正负离子间的静电引力形成的化学键称为离子键，把靠离子键结合起来的化合物或晶体叫做离子化合物或离子晶体。3离子键的特征 无方向性 无饱和性二、美国路易斯 共价键理论（解释电负性差别较小的元素）1定义：由共享电子对而形成的化学键称为共价键。 . .H ：Cl ： H. . Cl：. .2共价键理论：（1）电子配对法（VB法）由美国鲍林和斯莱脱提出，既而在1931年又提出了杂化轨道理论。局限于由化学键相连接的两个原子间的小区域内运动。（2）分子轨道理论（MO法）由莫立根、洪特、伦纳德琼斯在1932年提出，认为电子在整个分子范围内运动。3价键理论对共价键的说明：（1） 氢分子的形成过程：基态（电子自旋方式相同）和排斥态（电子自旋方式相反）（2） 价键理论的主要内容：两原子互相接近，自旋相反的未成对电子可以配对，形成稳定的共价键。一个原子含有几个未成对电子，只能和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。形成共价键时，在可能范围内原子轨道之间必须沿电子云密度最大的方向进行重叠，成键电子的原子轨道重叠越多，其电子云密度也越大，所形成的共价键就越牢固。例如HCl的形成，这就是共价键的方向性。 + + H Cl X轴 HCl符合对称性匹配原则 对称性相同的原子轨道以位相同的部分重叠时，两原子间电子云密度才会增大，才能形成化学键。重叠分为有效重叠和无效重叠 见书4共价键的类型（1） 键 “头碰头” 如H2分子的形成 （2） 键 “肩并肩”重叠部分对通过键轴的某一特定平面呈镜面反对称。三、杂化轨道理论1定义：见书2杂化轨道的类型（1）sp杂化 一个ns轨道和一个np轨道组合成两个完全相同的sp杂化轨道，每个杂化轨道含有1/2s和1/2p的成分，杂化轨道夹角为1800 2s 2p 2s 2p Be原子基态 激发态 sp杂化态（2）sp2杂化 一个ns轨道和两个np轨道组合成三个完全相同的sp2杂化轨道，每个杂化轨道含有1/3s和2/3p的成分，杂化轨道夹角为12002s 2p 2s 2p B原子基态 激发态 sp2杂化态 F + 1200 B F F + +BF3分子结构示意图（3）sp3杂化 一个ns轨道和三个np轨道组合成四个完全相同的sp3杂化轨道，每个杂化轨道含有1/4s和3/4p的成分，杂化轨道夹角为109.502s 2p 2s 2p C原子基态 激发态 sp3杂化态四、等性杂化与不等性杂化1等性杂化：参与杂化的原子轨道均参与成键，同一组杂化轨道中每一个杂化轨道都是等同的，包括特性、立体分布，这样的杂化轨道叫做等性杂化轨道。2不等性杂化：参与杂化的原子轨道中还包括不参与成键的轨道（轨道中有孤对电子）在同一组杂化轨道中含有成键杂化轨道和不成键杂化轨道。如NH3 3个sp3轨道和3个H原子形成3个N-H共价键N原子基态 sp3不等性杂化态另外一个sp3杂化轨道中含有一对孤对电子，含孤对电子的轨道电子云密度高，对其他成键轨道起到了推斥作用，所以N-H键间的夹角不是109.50而是1070H2O分子 O原子基态 sp3不等性杂化态其中，两个sp3杂化轨道和两个氢原子形成两个O-H键，另外两个sp3杂化轨道中含有两对孤对电子，所以O-H键之间的夹角比理论值更小，为104040五、分子间作用力1定义：分子的极性 极性分子与非极性分子 极性键与非极性键 极性分子：由两个不同原子组成的分子，电荷分布不对称，即正负电荷重心不重合，此类分子为极性分子，如HCl、HF、HBr、CO非极性分子：由两个相同原子组成的分子，电荷分布对称，即正负电荷重心重合，此类分子为极性分子，如N2、F2、O2对于多原子分子，还与空间构型有关，CO2为直线型分子，虽然它有极性键，但它为非极性分子；SO2为极性分子，因为它的构型为角形 2s 2p 2s 2pC原子基态 激发态 sp3等性杂化态S原子基态 sp3不等性杂化态2偶极矩 衡量分子极性强弱（矢量方向从正到负）u=qdu代表偶极矩，q代表偶极上一端电量，d代表正负电荷重心之间的距离单位：Cmu=0为非极性分子，u0为极性分子u越大，分子的极性越强。可以利用偶极矩来判断分子构型判断NH3、BCl3的空间构型实验测得u （NH3）=4.3410-30 Cm u（BCl3）=0 三角锥型 平面三角型3分子的极化极性分子与非极性分子的区别是极性分子正负电荷重心不重合，非极性分子正负电荷重心重合。非 + + + u=ru + 极 + + u=u1+ru（1）在外电场作用下，正负电荷重心发生位移，产生的偶极叫做诱导偶极，这个过程叫做极化。（2）外电场取消后，正负电荷重心回到原来的位置，诱导偶极消失。（3）极性分子本身的偶极叫固有偶极，非极性分子只存在诱导偶极。（4）在外电场作用下，分子会发生变形，同时极性增强。（5）在外电场作用下，对于非固态极性分子，将按电场的方向而取一定的方位，这叫做取向作用，同时分子发生变形。因此，极性分子的极化是分子取向和变形的总结果。六、分子间力在分子间除存在离子键、共价键、金属键外，还存在一种较弱的力分子间作用力。我们叫它范德华力。它是决定物质熔点、沸点、溶解度等物理化学性质的重要因素。1色散力瞬间偶极是分子中的电子云和原子核间发生瞬间的相对位移而产生的偶极。由于存在瞬间偶极而产生的相互作用力成为色散力。一般来说，分子量越大，分子所含的电子数目越多，分子间的色散力越大。2诱导力在诱导偶极和极性分子的固有偶极之间产生的作用力叫做诱导力。诱导力的本质是静电作用。由静电理论知：外电场（此处是分子的极性）强度越大，分子变形性大，分子间距离小，诱导力就大。3取向力极性分子的固有偶极在空间按一定取向（即异性相邻状态）排列，这种因极性分子的取向而产生的固有偶极间的作用力称为取向力。分子的极性越强，分子间的取向力就越强。总结：（1）在非极性分子间只存在色散力；在极性分子和非极性分子之间存在着色散力和诱导力；在极性分子之间存在着色散力、诱导力和取向力。（2）对于类型相同的分子，其分子间力常随分子量的增大而变大，分子间力越大，物质的熔点、沸点和硬度就越高。分子极性相似的物质易于相互溶解。七氢键氢键是指氢原子与电负性很大的元素原子（如F、O