第二章-分子结构PPT课件

1.第二章分子结构。2.分子中原子之间通过共享电子对形成的化学键称为共价键。由共价键形成的化合物称为共价化合物。共价化合物的概念，3，2-1。刘易斯理论认为，分子中的原子有形成稀有气体电子结构的趋势，从而获得自身的稳定性。这种结构可以通过共享电子对而不是通过电子转移形成离子和离子键来实现。刘易斯理论的贡献：提出了一种不同于离子键的新的键类型；解释电负性间隙相对较小的元素的原子间成键的事实。Lewiss理论是有限的，因为它没有解释这种联系的本质，它的适应性也不强。当两个自旋相反的单电子相互靠近时，它们可以配对形成稳定的共价键；(1)价键理论的基本点：(2)键合电子不能形成新的化学键；(3)在对称性、2-2价键理论(VB法)和配位条件下，成键电子的原子轨道应最大程度地重叠。共价键的特征和方向性：具有20%键的原子总是沿着原子轨道的最大重叠方向形成键。饱和：一个原子可以与几个自旋相反的电子配对，形成几个共价键。8，3)共价键的类型，键，键，“头对头”，“肩对肩”，s-ss-pxpxpx-px，py-pypz-pz，沿着键轴是圆柱对称的，镜像反对称，键类型，电子云形状，键形成轨道，重叠模式，EB，Ee，混合轨道，大，低，小，高，9，例如：键：头对头重叠，10，高频生成，11，12，键：并排重叠p-p键，13，14，n :2 s22p 32p 12p 12p 1，认为：两个原子之间只能形成一个键吗？两个原子最多只能形成一个键和两个键。15，P-D键，D-D键。16，键，键不同，17，所有单键都是键双键：一个键，一个键三键：一个键，两个键例子：N2NN一个键，两个键C2H45五个键，一个键，小结：18，价键理论的局限性：不可能解释分子的空间构型，角分子构型H2O104.50V型CH4109.280正四面体型，当分子形成时，原子中具有相似能量的几个原子轨道重组形成一组新的原子轨道。这个过程叫做杂化，新形成的轨道叫做杂化轨道。1.混合轨道理论的基本点，2-3混合轨道理论，20，葫芦型，大头和小头混合轨道形状。3)轨道杂化增强了原子轨道的成键能力；2)杂化轨道的数量等于参与杂化的原子轨道的数量；(最大重叠，最小排斥)。21，2。杂交类型和分子空间构型，sp杂交，2 sp杂交轨道，特征：sp=s/2 p/2，2 sp杂交轨道之间的角度180，线性，空间构型，22，23，2 SP杂交轨道之间的角度180，Ex。BeCl2分子形成，分子为线性结构，杂化轨道，Be:1S2S2，24，25，sp2杂化，3个SP2杂化轨道之间的夹角为120空间构型；平面三角形，BF3分子，26,sp3杂化，四个sp3杂化轨道的夹角为10928 ,空间构型为：正四面体型，CH4分子。27，NH3，H2O，三棱锥型，V型，10718 ，10445 ，参与杂交但不结合，参与杂交但不结合，28，等压杂交：所有杂交轨道具有相同的形状和能量。不均匀杂化：参与杂化的原子轨道。如果轨道中存在孤对，杂化轨道的形状和能量并不完全相同。要判断混合轨道是否相等，必须看每个混合轨道的能量。道的能量是相等还是不相等，你不能看不参与杂交的轨道能量。(1)当多原子分子形成时，具有相似能量的原子轨道混合形成具有相同能量的杂化轨道。(2)杂化轨道的数量和参与杂化的原子轨道的数量等。混合轨道有明确的延伸方向。(3)杂交分级杂交和不等杂交。(4)杂化轨道的成键能力增强。S成分越多，键合能力越强，spsp2sp3p，32，杂化型轨道数，轨道角分子构型，sp2180线性型，sp23120平面三角形型，sp34等边型，10928正四面体不等式，10718三角金字塔型，10445V型，4。轨道杂化类型和分子空间构型，33，基本点：分子或离子的空间构型与中心原子的价电子对的数量有关。价电子对尽可能远离，以使排斥最小化。孤对，孤对，孤对，键对，键对，价层电子对=键电子对孤对，2-4价层电子对排斥理论。34、推断分子或离子空间构型的具体步骤：确定中心原子的价层电子对数，以AXz为例(A-中心原子，X-配位原子原理：A的价电子数=主族序数；(2)配体X: H和卤素各自提供价电子，而氧和硫不提供价电子；(3)正离子应减去电荷数，负离子应加上电荷数。例如：VP()=(6 40 2)=4，价层电子对数=1/2价电子数，由价电子数x提供的a-离子电荷产生值，35，确定电子对的空间构型：VP=2条直线，VP=3个平面三角形，VP=4个正四面体，VP=5个三角形双锥形，VP=6个正八面体。36，确定中心原子的孤对对数，推断分子的空间构型。LP=0:分子的空间构型=电子对的空间构型，VP=(2 2)=2条直线，VP=(3 3)=3个平面三角形，VP=(4 4)=4个四面体，VP=(5 5)=5个三角形双面体，VP=(6 6)=6个八面体，例如。37，问题：解释CO2，SO2，SO42-，OF2，I3-等离子体或分子的空间构型，并指出它们中心原子的轨道杂化模式。38，2.5共轭大键，苯中的碳原子采取sp2杂化，每个碳原子有一个不参与杂化的P轨道，它垂直于分子平面并相互平行。由于每个碳原子的左相邻碳原子和右相邻碳原子之间没有区别，认为中心碳原子的非参与杂化p轨道中的电子与左相邻碳原子的平行p轨道中的仅一个电子形成p键，而与右相邻碳原子的p键不形成p键，或者反之亦然，显然是不合逻辑的。因此，我们认为所有6个平行的P轨道，总共有6个电子，一起形成了一个p-p大的P键，分散在整个苯环的6个碳原子上。最好写出苯的结构式，即p-p大P键的概念(有机化学中的共轭体系)，如下图所示。后者已被广泛使用。共轭大键(离域键)是由三个或更多原子形成的键，不同于两个原子之间的键。在三个或三个以上由S键连接的原子之间，如果满足下列条件，可以产生离域键：(1)这些原子都在同一平面上；(2)每个原子有一个相互平行的P轨道；(3)p电子的数量小于p轨道数量的两倍。CO2的碳原子占据sp杂化轨道，它的两个没有参与空间杂化的p轨道的方向垂直于sp杂化轨道的轴。CO2分子中有两组3个原子、4个电子符号34的大的p-p键。(1)路易斯结构式II分子有2组平行的P轨道III来表示大键的结构式)计算大的P键中的电子数的简单方法的步骤是：(1)确定分子中的电子总数(2)得出分子中的电子总数和不平行于P键的P轨道的孤对轨道(3)减去这些S键电子和孤对，剩下的是填充在大的P键中的电子。例如，CO2分子有16个价电子，每个氧原子有一个轨道，包含不平行于P键的P轨道的孤对和两个S键，总共包含8个电子；两组平行的P轨道总共有8个电子，每组P轨道平均有4个电子。41，共轭大键，CO32-离子中的大键碳酸根离子属于AX3E0=AY3型分子，中心碳原子呈sp2杂化形式，碳原子具有垂直于分子P的P轨道所有4个碳原子都有3个相邻的配位原子，所以采用sp2杂化形成3个S键，所有原子都在同一平面上。每个碳原子有一个不参与杂交的p轨道，垂直于分子平面，每个p轨道有一个电子。根据上述苯分子结构的分析模式，丁二烯分子有一个4-轨道4-电子的p-p大的P键。43，共轭键，石墨分子结构是一种层状结构，每层是一个由无限多个六元碳环组成的平面，其中的碳原子采取sp2杂化，类似于苯的结构，每个碳原子仍有一个不参与杂化的p轨道，垂直于分子平面并相互平行。平行的n-p轨道有n个电子在一起，形成p-p大p键，在整个层中的n个碳原子上上下下分散。电子可以在这个大的P键中自由移动，即石墨可以导电。等电子体44、2-6的原理具有相同的通式AXm，具有相同的价电子总数的分子或离子具有相同的结构特征。这个原理被称为等电子体原理。这里的“结构特征”概念包括分子的三维结构和化学键的类型，但是键角不一定相等，除非键角是180或90以及其他特定的角度。实施例：CO2、CNS-、NO2和N3-具有相同的通式- AX2，价电子总数为16，并且具有相同的结构-线性分子。sp杂化轨道取代了中心原子上的孤对，形成了一个180的线性s-骨架和分子中的两组34P-P大键。SO3 : CO32-、NO3-的等离子体或分子具有相同的通式-AX3，总电子数为24，具有相同的结构平面三角形分子，中心原子没有孤对，采取sp2杂化轨道形成分子的s-骨架，带有一组46P-P大键。实例：SO2，O3，NO2-等离子体或分子，AX2，18e，中心原子采取sp2杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角形，中心原子有一对孤对(在分子平面上)，分子立体结构为V型(或角型或折线型)，并有一组带符号34的p-p大键。等离子体具有通式AX4，电子总数为32，中心原子具有4个s键，因此它采取sp3杂化的形式并呈现规则的四面体固体结构。注：这些离子的中心原子的所有3p轨道都参与杂化，并被用来形成S键。因此，分子中的中心原子不再存在P轨道，也不参与p-pp键。它们的路易斯结构式中的重键是d-p大P键，它不同于P-P键，是由中心原子的D轨道和配位原子的P轨道形成的大P键。47，等电子原理，例： PO33-, SO32-, CLO3-等离子体具有通式AX3，总电子数26，中心原子具有4个s轨道(3个s键和1对孤对占据s轨道)，VSEPR理想模型是四面体，分子立体结构(不包括孤对)是三棱锥，中心原子采取sp3杂化形式，没有p-pp键或p-p大键，其路易斯结构式中的重键是d-键注比较：SO3和SO32-虽然通式相同，但前者24e和后者26e具有不同的结构特征。48，2-7的分子轨道原理从匈牙利和马立克创立的分子轨道方法发展成为量子化学的主流。分子轨道法的基本要点是：(1)分子中的电子围绕整个分子运动，其波函数称为分子轨道。分子轨道由原子轨道组成。组合前后的轨道总数将保持不变。例如，H2分子中的两个氢原子各自贡献一个1s轨道组合来获得两个分子轨道。这种组合被称为“线性组合”例如，通过两个原子轨道(f1，f2)的线性组合获得的两个分子轨道(Ya，Yb)可以简单地表示为：成键轨道：Ya=c1f1 c2f2反成键轨道：Yb=C1 f1C2 F2、49，成键三原则：能量相似性对称性匹配最大重叠。50，节平面，原子轨道和分子轨道的形状。原子和分子轨道的能量。原子和分子轨道的形状。原子和分子轨道的形状。，53，第二周期同核双原子分子的分子轨道能级图，54，O2(O，F)，2.7.2同核双原子分子，第二周期同核双原子分子，55，N2(B，C，N)，第二周期同核双原子分子，56，第一和第二周期同核双原子分子的分子结构是用MO法处理的，1。H22HH2(分子轨道型)键水平=(相当于共价单键)2。H2(氢分子离子)键级=单电子键(VB没有这样的陈述)，57，MO方法用于处理第一和第二周期同核双原子的分子结构(续)，3。焊接等级=(无焊接)不能稳定存在4。焊接等级=He2可以存在。分子轨道的电子构型：或，或，有两个三电子键和顺磁性。焊接等级，焊接等级=1/2(8-4)=2，焊接等级=1/2(10-4)=3，59岁。60，61，2-8共价分子性质，1，分子内核间距的键长称为键长。事实上，分子中的原子一直在振动。键长是指平衡点的核间距。键长可以用实验方法测量，也可以用量子化学理论计算。然而，复杂分子中键长的计算非常困难，并且主要由实验决定。例如，对于相同的键长，羰基碳=氧的键长随不同的分子而变化，通常的数据是统计平均值。键长的大小与原子的大小、核电荷和化学键的性质(单键、双键、三键、键级、共轭)等因素有关。例如，d (c-c) d (c=c) d (c c)。D (h-f) o-h.nn-h.n，5)氢键类型，分子间键：(H2O)nH2O和NH3 (h3bo3) n，84，85，分子内氢键，o，h，n，h，o，86，6)氢键对化合物性质的影响，分子间氢键增加物质的熔点和沸点，并增加溶液的密度和粘度。例如，CH3CH2OH具有分子间氢键，而相同分子量的h3c-o-CH3没有分子间氢键，因此前者熔化、沸腾且高。87岁。分子内氢键降低物质的熔点和沸点，与溶液的密度和粘度无关。分子内氢键没有熔点110，分子内氢键有熔点：45-46，沸点：81.6，分子间作用力88，4，氢键对生物大分子高级结构的影响，例如，生物体的遗传基因实质上是DNA(脱氧核糖核酸)分子中碱基(A、T、C、G)的序列。然而，脱氧核糖核酸的双螺旋是由两个脱氧核糖核酸大分子碱基的氢键配对形成的。氢键的方向性和饱和性使双螺旋的碱基配对具有特异性A和T配对和C和G配对，即由2个氢键组成的AT配