第九章 分子结构.ppt

第九章分子结构 9 1价键理论 9 2价层电子对互斥理论 9 3分子轨道理论 9 4键参数 9 1价键理论 共价键的本质与特点 共价键的键型 杂化轨道 1 共价键的本质与特点 1 1量子力学处理H2分子的结果Heitler和London在用量子力学处理H2分子形成过程中 得到H2分子能量E和核间距R的关系曲线 如图所示 1 2价键理论基本要点与共价键的特点 价键理论 VB法 形成共价键时键合原子双方各提供自旋方式相反的未成对价电子用以成对 成键双方的原子轨道尽可能最大程度地重叠 共价键特点 饱和性 一个原子能有几个未成对的电子 便可与其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对成键 方向性 两个原子间形成共价键时往往只能沿着一定的方向结合 返回 2 共价键的键型 键 头碰头s s轨道成键 s p轨道成键 p p轨道成键 键 肩并肩 配位键 共用的一对电子由一个原子单独提供的共价键 如 CO NH4 等 返回 3 杂化轨道 sp3杂化sp2杂化sp杂化不等性杂化 CH4 sp3杂化 BF3 sp2 杂化 BeCl2 sp杂化 NH3 不等性杂化 返回 4 离域 键 大 键 和共轭分子 1 定域 localized 和离域 delocalized C6H6 CH3CH CH2 电子的离域 O3NO3 非金属导体 聚乙炔 掺杂后可得到n型或p型半导体分子导线 共轭 键越多 跃迁的能量越低 颜色越深 CH2 基团插入共轭体系则相当于插入一个绝缘体 导电能力下降 70年代初 发现发现聚硫化氮 NS n有超导性2000年诺贝尔化学奖授予在导电高分子领域作出突出贡献的3位科学家美国的AlanJ Heeger AlanG MacDiamid 日本的HidekiShirakawa 1977年发表在英国的Chem Comm 杂志上 题目是 有机导电高分子的合成 聚乙炔 CH n的卤化衍生物 聚乙炔薄膜用碘蒸汽氧化后 导电性增加了千万倍 为105S m Teflon的导电率10 16S m Ag Cu的导电率为108S m 9 2价层电子对互斥理论 VSEPR法 价层电子对互斥理论的基本要点 分子或离子的空间构型取决于中心原子周围的价层电子对数 价层电子对数是指 键电子对与孤对电子 价层电子对间尽可能远离以使斥力最小 从价层电子对间的斥力大小来看 孤对 孤对 孤对 成键 成键 成键 推断分子或离子的空间构型的具体步骤 确定中心原子的价层电子对数 判断电子对的空间构型 在计算配位原子提供的价电子数时 H与卤素的每个原子各提供一个价电子 氧或硫原子则可认为提供共用电子 即当氧 硫原子为配位原子时 配位原子提供的价电子数为0 例如 根据斥力最小原则 价层电子与电子对空构型关系如下 确定中心原子的孤对电子数 推断分子的空间构型 若中心原子的价层电子对全是 键 电子对的空间构型就是该分子的空间构型 如BeH2 BF3 CH4 PCl5 SF6分别为直线形 三角形 四面体 三角双锥和八面体 若中心原子价层电子对中有孤对电子 分子空间构型将不同于电子对的空间构型 如 NH3分子价层电子对数为4 电子对空间构型为四面体 但分子的空间构型为三角锥 因为四面体的一个顶点被孤对电子占据 练习题 解释NO2 O3 SnCl3 OF2 ICl3 I3 XeF5 ICl4 等离子或分子的空间构型 并指出其中心原子的轨道杂化方式 返回 9 3分子轨道理论 MO法 异核双原子分子 分子轨道 同核双原子分子 原子轨道和分子轨道的对称性 异核双原子分子 分子轨道 例 A原子提供原子轨道 B原子提供原子轨道 分子轨道理论认为它们结合时形成了分子轨道 可采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函数 分子轨道形成三原则 能量相近对称性匹配最大重叠 返回 同核双原子分子 第二周期同核双原子分子 B2 B C N 第二周期同核双原子分子 O2 O F 或 O2的电子构型 或 N2的电子构型 返回 异核双原子分子 关于原子轨道和分子轨道的对称性 对称 绕轴旋转 形状不变 符号变 例如 原子轨道 化学键 键 返回 9 4键参数 键级 键能 键长 键角 键矩与部分电荷 键级 例如 H2 O2 HF和CO的键级分别为1 2 1 3 键级愈大 分子愈稳定 返回 键能 指在标准状态下气态分子拆开成气态原子时 每种键所需能量的平均值 对双原子分子 键能就是键的解离能 例如 D H Cl 431kJ mol 1D Cl Cl 244kJ mol 1 返回 键长 分子中两原子核间的平衡距离称为键长 例如 H2分子中两个H原子的核间距为74pm 所以H H键长是74pm 返回 键角 如 H2O分子中2个O H