分子的空间构型与分子性质.ppt

第二章分子结构与性质,第一节共价键,20世纪初，在原子结构理论的基础上，建立了化学键的电子理论。共价键是现代化学键的理论核心,定义:,成键元素:,类型:,本质:,表示方法:,原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。,原子间的静电作用,共价键,极性共价键,非极性共价键,非金属与非金属,用电子式表示,知识回顾,存在：,不仅存在于非金属单质和共价化合物中，也存在于有些离子化合物中,一、共价键,共价键的形成（以氢分子的形成为例）,按共价键的共用电子对理论，有没有可能存在H3、Cl3、H2Cl分子？为什么？,用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程,共价键具有饱和性,问题与讨论,H2N2HClH2OHF等均以共价键形成分子,HHN三NHClHOHHF,共价键的特征,（）共价键具有饱和性自旋方向相反的未成对电子配对形成共价键后，就不能再和其他原子中的未成对电子配对所以每个原子所能形成共价键的数目取决于该原子中的未成对电子的数目这就是共价键的饱和性,（）共价键具有方向性当原子通过原子轨道重叠形成共价键时，两原子轨道重叠的越多，两核间电子云越密集，形成的共价键就越牢固，这称为原子轨道的最大重叠原理因此，共价键具有方向性,价键理论的要点,1.电子配对原理,2.最大重叠原理,两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对。,现代物质结构理论认为:共价键的形成是由于成键原子电子云的重叠.两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。方向性,1、H2分子的形成过程,用电子云来描述共价键的形成过程,H,H,键的特征：以形成化学键的两原子核的连线做为轴旋转操作，共价键电子云的图形不变,称为轴对称。,（s-s键）,3.ClCl的p-p键的形成,2.HCl的s-p键的形成,小结:键成键方式“头碰头”,用电子云来描述共价键的形成过程,4、p-p键形成过程,键特点:两个原子轨道以平行或“肩并肩”方式重叠；原子重叠的部分分别位于两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，称为镜像对称,由于键重叠程度要比键小,所以键的强度要比键大。,“肩并肩”,形成键的电子称为电子。,项目,键型,键与键的对比,沿轴方向“头碰头”,平行或“肩并肩”,轴对称,镜像对称,键强度大,不容易断裂,键强度较小,容易断裂,共价单键是键,共价双键中一个是键,另一个是键,共价三键中一个是键,另两个为键,以上原子轨道相互重叠形成的键和键，总称价键轨道,1、N2中p-p键和p-p键的形成过程,科学探究,N2,NN分子结构,共价键的类型,键：“头碰头”,形成键的电子称为电子。,s-s键(如H2),s-p键(如HCl),p-p键(如Cl2),电子云形状呈轴对称,键：“肩并肩”,电子云形状呈镜像对称,两种键的比较（N2的形成）,2、键的类型与成键原子电负性的关系：,科学探究,0.93.0,2.1,2.13.0,0.9,2.53.5,1.0,离子,共价,科学探究,3、乙烷、乙烯、乙炔分子中的共价键分别是由几个键和几个键组成。,乙烷：7个键乙烯：5个键一个键乙炔：3个键两个键,课堂反馈,1、键与键的形成方式有何不同，有何形象的比喻？2、键与键在对称上有何不同?、键与键谁更牢固?、什么是价键轨道?、形成共价键的电子云是指成对电子还是未成对电子？、电子云的重叠是怎样将两个原子核“黏结”在一起的?、哪些共价键是键，哪些共价键是键?,二、键参数:键长、键能、键角,键长与键能的关系？,键长越短，键能越大，共价键越稳定。,键能：,键长：,气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量,形成共价键的两个原子之间的核间距,键角：,在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角,思考与交流,试利用键能数据进行计算，1molH2分别跟1molCl2、1molBr2(g)反应，分别生成2molHCl分子和2molHBr分子，哪一个反应释放的能量更多？如何用计算结果说明HCl分子和HBr分子哪个更容易发生热分解反应生成相应的单质？N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实？通过上例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？,1、形成2mo1HCl释放能量：2431.8kJ(436.0kJ+242.7kJ)=184.9kJ形成2mo1HBr释放能量：2366kJ(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHCl释放能量比HBr释放能量多,因而生成的HCl更稳定,即HBr更容易发生热分解生成相应的单质.2、键能大小是：F-HO-HN-H3、键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性质越活泼。如键长I-HBr-HCl-HF-H,汇报,H2O105,NH3107,CH2CH2分子结构,CHCH分子结构,CO2180,CH410928,CH3CH3分子结构,7,3,分子中最多几个原子共面，几个共线？最少呢？,三、等电子体原理,等电子体：原子总数、价电子总数相同的分子,等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。,例举一些常见的等电子体：,SO2,O3,NO2-,SO3,NO3-,SiO32-,C6H6,B3N3H6,NO2,-NO2,N2,CO,C22-,CO2,N2O,CS2,NH3,H3O+,CH4,NH4+,CN,AlO2-,例题:2002年诺贝尔化学奖表彰的是在“看清”生物大分子真面目方面的科技成果，一项是美国科学家约翰芬恩与日本科学家田中耕一“发明了对生物大分子的质谱分析法”；另一项是瑞士科学家库尔特维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”。质子核磁共振（PMR）是研究有机物结构的有力手段之一，在所有研究的化合物分子中，每一结构中的等性氢原子在PMR中都给出了相应的峰（信号），谱中峰的强度与结构中的等性H原子个成正比。例如乙醛的结构简式为CH3CHO，在PMR中有两个信号，其强度之比为3:1。,（1）结构式为的有机物，在PMR谱上观察峰给出的强度之比为；（2）某含氧有机物，它的相对分子质量为46.0，碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.0%，PMR中只有一个信号，请写出其结构简式。（3）实践中可根据PMR谱上观察到氢原子给出的峰值情况，确定有机物的结构。如分子式为C3H6O2的链状有机物，有PMR谱上