基础化学-第九章-分子结构PPT课件

.,1,第九章分子结构,第一节离子键第二节共价键的价键理论第三节价层电子对互斥理论第四节轨道杂化理论第五节分子轨道理论简介第六节离域键第七节分子作用力和氢键,.,2,第九章分子结构,第二节共价键的价键理论第四节轨道杂化理论第七节分子作用力和氢键,.,3,第二节共价键的价键理论,一、共价键的本质二、价键理论的基本要点三、共价键的类型,.,4,引言：分子结构,分子是保持物质化学性质的最小微粒，而分子的性质与分子结构密切相关。分子内，相邻原子间存在强烈的相互作用化学键离子键、金属键和共价键。分子间，存在着较弱的相互作用，包括分子间作用力和氢键。,.,5,离子键,.,6,.,7,.,8,离子键的共价性,离子键形成的重要条件就是元素之间的电负性差值较大。元素的电负性差值越大，形成的离子键越强。但离子化合物中不存在100%的离子键，即使是CsF中的离子键，也有8%的共价性。,1.7，发生电子转移，主要形成离子键；1.7，不发生电子转移，主要形成共价键。,.,9,.,10,.,11,.,12,.,13,一、共价键的本质,海特勒和伦敦指出共价键的本质：当两个氢原子相互接近时，原子轨道发生重叠（即波函数叠加)，两原子A(1,0,0,1/2)，B(1,0,0,-1/2)间通过共用自旋相反的电子对使系统能量降低而成键。,.,14,一、共价键的本质,电子自旋方式相反的两个氢原子互相接近时，其1s轨道发生重叠，两原子核间形成一个电子出现的概率密度较大的区域，这一方面降低两个原子核间的正电排斥，另一方面增加了两个原子核对核间电子的吸引。,R0处引力斥力，两原子达平衡，能量最低,.,15,一、共价键的本质,而电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时，两核间电子出现的概率密度降低，从而增大了两个原子核的排斥力，使系统能量升高，所以无法形成化学键。由此可见，电子自旋相反的两个氢原子以核间距R0相结合，比两个远离的氢原子能量低，可以形成稳定的分子。而电子自旋相同的两个氢原子接近时，系统能量比两个远离的氢原子能量还高，不能形成稳定的分子。,.,16,二、价键理论的基本要点,1.两个原子接近时，自旋相反的未成对电子可配对形成共价键。,.,17,二、价键理论的基本要点,2.一个原子所形成的共价键的数目受其未成对电子数的限制（共价键的饱和性)：原子有几个未成对电子，就只能和几个自旋相反的未成对电子配对成键。,.,18,二、价键理论的基本要点,3.原子轨道重叠越多，两核间电子出现的概率密度就越大，形成的共价键越牢固。因此，共价键的形成总是沿着原子轨道最大重叠的方向进行（最大重叠原理，共价键的方向性)。,.,19,三、共价键的特征,1.共价键的饱和性2.共价键的类型,.,20,四、共价键的类型,综上所述，当两个原子接近时，自旋相反的未成对电子可通过原子轨道的重叠形成共价键。在重叠时，受未成对电子数目的限制，并遵守最大重叠原理，所以共价键具有饱和性和方向性这两个特征。按形成共价键时原子轨道的重叠方式的不同，共价键分为键和键两种类型。,.,21,四、共价键的类型,(一)键,.,22,四、共价键的类型,(一)键以“头碰头”方式沿键轴（两原子核间联线）方向重叠，重叠部分对于键轴呈圆柱形对称。沿键轴方向旋转任意角度，轨道的形状和符号均不改变。键沿键轴方向形成，重叠程度大，所以其键能大、稳定性高。键是化学结构的保持者。,.,23,四、共价键的类型,(二)键,pzpz,pypy,.,24,四、共价键的类型,(二)键以“肩并肩”方式垂直于键轴重叠，重叠部分呈镜面反对称。包括键轴在内的平面上、下两侧对等地分布着原子轨道，形状相同，符号相反。键不是沿最大重叠方向形成，重叠程度较小，所以其键能小、稳定性低。键是化学反应的积极参与者。,.,25,四、共价键的类型,两原子形成共价单键时，原子轨道总是沿键轴方向达到最大程度的重叠，所以单键都是键；形成共价双键时，有一个键和一个键；形成共价三键时，有一个键和两个键。实例N2,.,26,N2的结构,.,27,N2的结构,.,28,五、配位共价键,共用电子对由一个原子单独提供形成的共价键称为配位共价键，简称配位键。配位键用箭号“”表示，箭头指向接受电子对的原子。例如：,.,29,五、配位共价键,共用电子对由一个原子单独提供形成的共价键称为配位共价键，简称配位键。配位键用箭号“”表示，箭头指向接受电子对的原子。例如：,形成配位键的条件：(1)提供电子对的原子的最外层有孤对电子；(2)接受电子对的原子的最外层有空轨道。,.,30,CO中的配位键由C原子和O原子各提供一个2p轨道，互相重叠，但是电子是由O原子独自提供的。,.,31,六、共价键参数,共价键参数是表征共价键性质的物理量，常见的参数有：键能、键长、键角和键的极性。键能Ed：使气态AB分子解离成气态原子A和原子B所需要的能量。一般在102kJmol-1数量级。键长l：分子中两个成键原子核间的平衡距离。一般在102pm数量级。比如H2：Ed436kJmol-1，l74pm。,.,32,如果分子中只含有一种键，且都是单键，键能可用键解离能的平均值表示。如NH3含有三个NH键：NH3(g)=H(g)+NH2(g)D1=433.1kJmol1NH2(g)=NH(g)+H(g)D2=397.5kJmol1NH(g)=N(g)+H(g)D3=338.9kJmol1E(NH)=(NH)=(D1+D2+D3)/3=(433.1+397.5+338.9)kJmol1/3=389.8kJmol1键能E，键强度，化学键越牢固，分子稳定性。对同种原子的键能E有：单键双键NHNClHCl,.,89,氢键的方向性,指形成氢键时，X,H,Y原子尽可能在同一直线上，这样可使X、Y原子间距最远，两原子间的斥力最小，使体系稳定。但在分子内氢键等结构中，由于分子或晶体结构限制，X、H、Y很少真正在同一直线上。,.,90,氢键的饱和性,是指XH分子中H原子只能与一个Y原子形成氢键。形成氢键后，X、Y原子的电子云的斥力使得另一个极性分子上的Y原子很难靠近，所以形成第二个氢键。,.,91,分子内氢键,分子内氢键受环状结构的限制，XHY一般不在同一直线上。,邻硝基苯酚,硝酸,.,92,氢键对物质性质的影响,物质内存在分子间氢键，分子之