结构化学——稳定原则.doc

1.宏观的眼光 看微观的世界2.对于整个人类，走进文明以后，在丰富物质生活之余，更开始了哲学的探索最早被人们关注的就是我们人类的本源我们关注本源。所以我们研究历史，我们研究考古，我们研究进化论对于我们学习化学的人来说我们最开始接触化学时 我们的化学启蒙老师就给我们讲，化学这门学科能够深入到生活中的各个领域，归根究底是微观的组成不同，从而实用性不同然而，恰恰结构又决定了性质，那么结构化学也可以说应该是化学之本源。3.谈到结构 不论是宏观 还是微观 都必须是稳定的我们知道楼 里面有柱子 有横梁 也是为了结构稳定回头我们看围观的世界 谈到结构 虽然不像楼房一样看得见摸得着 但是不稳定也就一定会有向稳定变化的一种趋势4.围绕这样一个结构稳定的中心 我把我们学习的结构化学分为六个部分5. 一直以来讲到离子化合物和共价化合物的形成时, 依然是用原子通过得失电子或共用电子而使其外层达到稀有气体八电子结构( 氦量二电子结构) , 即 八隅律 来说明为什么元素的原子会相结合的。我们知道, 八隅律 对于大多数分子和多原子离子可能的电子结构能够给出较好的解释, 因而, 在很长时期内为人们所接受。随着人们对稀有气体化学研究取得新进展及对物质结构认识的不断深化, 八隅律 作为一种规律, 去解释原子相互结合的原因时, 其不尽人意之处更见明显。众所周知, 能量最低原理是自然界中的一种普遍规律,对于任何体系, 只有能量是最低状态, 才是最稳定的状态。因此, 我们应该认为, 促使元素原子相互结合的根本原因是, 元素的原子有达到能量最低、结构稳定状态的倾向。6 根据群理论,以中心原子和配体的键为基,进行对称操作,求出可约表示的特征标,得出含有键的八面体配合物遵循十八电子规则,无键的八面体配合物基本遵循十八电子规则,无键的四面体、无键的平面正方形和有键的平面正方形配合物均不遵循十八电子规则.7.原子的核外电子排布满足着三个原则电子组态电子在原子轨道上的填充顺序8.分子轨道理论我们如何划分他们的呢？ 比原来原子轨道能级低成键轨道 高的是反间轨道 不变的是非键轨道也就是说归根究底还是能级的问题10.杂化轨道理论的原理是原子在化合过程中，为了使形成的化学键强度更大，更有利于体系能量的降低，趋向于将同一原子中能量相近的各个原子轨道重新线性组合成为成键能力更强的新的原子轨道，而这种由能量相近的原子轨道的杂化，得到的新的原子轨道称为杂化原子轨道，简称杂化轨道。11. 在成键时，由于原子轨道的重叠可引起正的干涉效应，而这种加强性干涉作用又促使原来的原子轨道发生质变，即原子轨道发生收缩与极化。这是轨道重叠时引起原子轨道发生质变的一个原因；另一方面，成键时为了更好地形成稳定的化学键，就需要原子轨道的形状也发生某些变化，使电子云尽量集中于成键方向上，以利于轨道的最大重叠。而为了构成稳定的分子还要求轨道的空间取向发生某些变化，使键与键的排斥力最小，以降低体系的内能，使分子更加稳定。一切以结构稳定为中心为什么可以杂化？杂化可以解释一些实验事实且杂化后的轨道更有利于成键，但原子轨道在理论上能杂化吗？这从核外电子具有波的属性及成键时体系的能量变化两方面可以说明。微观粒子具有波的属性，因而也应有波的特点。会产生干涉和衍射现象，这说明微粒波也服从波的迭加原理。如果波函数为某一体系的相同状态，即简并态，则由这些波函数的线性叠加所得到的新波函数所描述的也是体系的一个可能状态。如原子中三个p轨道是简并的，据量子力学的态叠加原理，它们可以组成新的p轨道，但对称轴方向已有所变化。对于同一主量子数的s和p轨道，它们存在能量差，按量子力学的态叠加原理它们不能相互组合成新轨道，即在孤立原子中ns轨道与np轨道是不能组合成新轨道的。但成键时，同一原子的能量相近的原子轨道是可以叠加组成新的原子轨道的。因为成键时所产生微扰作用的能量要比ns和np之间的能量差别来得大，这样，后者的差别就被掩盖了。因此，按照量子的微扰理论，本来不是简并的ns/np轨道也可以组合成新的轨道，即杂化轨道，(如CH4分子形成时,C原子的2S与2P轨道受到氢原子的1S轨道的“微扰”，2P轨道比2S轨道离核远，受氢原子1S轨道影响大些，能量下降多些。而2S轨道受氢1S轨道影响小些，能量下降少些。因此这种微扰作用总有可能使2S与2P能量趋于相等，满足态叠加原理，而轨道叠加后所生成的新轨道更有利于成键，成键后释放出来的能量又足以超过2S 与2P 之间的能量差；这样成键所释放出的能量反过来也可调节2S 与2P 的能量使其趋于相等。成键时这两种因素都可使2S与2P轨道叠加，即杂化，而杂化后的新轨道又有利于CH4 键的形成。因此说轨道杂化与成键是相辅相成的两个侧面，是不可分割的统一体。正由于如此，甲烷分子中的C 原子的2S,2PX,2PY和2PZ 4个轨道就能叠加组合成4个新的轨道，即4个SP3杂化轨道。)杂化方式：我们熟知的SP DSP两类(1)杂化对键角有一定的影响。杂化轨道含S成分越多键角越大。(2)影响键长的因素很多，除键级、键的极性电荷分布等因素外，轨道的杂化形式对键长也有一定的影响。一般来说，含S 成分较多的杂化轨道成键时键长较短(3)键能是通过键长，间接影响的所谓诱导作用是指分子中的不同原子或基团对连接它们的键的吸引或排斥的作用。对于有机基团的诱导作用与碳原子的杂化状态有关。说明相对于乙烯基来说，甲基仍是排电子基，而相对于甲基，乙烯基却是吸电子基。杂化对分子的偶极矩也有影响。如卤素取代烷与烯烃的偶极矩不同。，杂化轨道理论成功地解释和预见了分子的空间构型，不仅可应用在共价键理论中也可在分子轨道理论中应用。但任何理论都有它的局限性，杂化轨道理论无法解释分子的磁性及分子光谱等物质性质。离域分子轨道理论针对真些不足，做了一定量的补充对价键理论起辅助作用对配位化合物起到了奠基的作用总结：这是个环状体系 我们不能单纯地认为其中某一个能够成功的解释微观粒子最终趋于稳定的原因 但是这些围绕结构稳定的理论都与能量最低原