无机化学(天大版)复习资料

第六章分子的结构和性质6.1关键参数6.2价键理论目的要求：1.了解关键参数，如关键能量、关键长度和关键角度。2.掌握价键理论；3.掌握共价键的特征和类型；4.理解离子键的特征。重点和难点：掌握价键理论；掌握共价键的特征和类型。家庭作业：1.P193 2(1)、(2)2.P195 4教学内容：6.1关键参数一、债券能源1.关键参数的含义：能够表征化学键性质的量称为键参数。主要有键能量、键长度、键角度等。2.键能：(1)含义：接近每单位物质中气体分子数量的键(6.0221023化学键)的焓变化。(2)含义：键能是衡量化学键牢固度的键参数。键能越大，键就越强。思考：为什么N2和H2 (150-300大气压，铁催化剂和400-5000摄氏度)以及F2和H2(低温和避光)的反应条件有很大不同？(注：化学反应的本质是旧键的断裂和新键的形成)(3)计算：双原子分子：键能等于键离解能(D)多原子分子：键能等于同一个键的逐步离解能的平均值。二、密钥长度1.意义分子中形成键的两个原子核之间的平衡距离用Lb表示。它可以通过分子光谱或X射线衍射来测量。2.决定因素：(1)内因：成键原子的性质(2)外部因素：当形成不同类型的化学键时，同一个原子有不同的键长。3.意思是：当同一个原子形成不同的化学键时，键长越短，键能越大，键越稳定。三。关键角度1.意思是：分子中两个相邻化学键之间的角度。它可以通过分子光谱和X射线衍射实验来测量。2.意思是：根据分子中所有化学键的键长和键角数据，可以确定分子的几何构型。列出了几种化合物的键参数和几何构型6.2价键理论一、共价键1.共价键的形成由成键电子的原子轨道重叠形成的原子间化学键。2.价键理论()教学方法：结合第五章所学的原子轨道角度分布图。因为原子轨道(波函数)分为正轨道和负轨道，当轨道重叠时(结合波的干涉条纹在亮和暗之间交替的特性)，为了遵循最大重叠的原则，它们需要在某个方向上组合。(1)理论基础基于相邻原子之间的电子配对。(2)理论要点A.构成分子的两个原子必须具有不成对的电子，并且它们的自旋是反平行的，即只有当原子中的一个不成对的电子以反平行自旋的形式遇到另一个原子中的一个不成对的电子时，它才能配对形成键。因此，共价键的数量受到不成对电子数量的限制，并且是饱和的。当原子轨道相互重叠形成共价键时，原子轨道必须对称匹配并满足最大重叠的条件。也就是说，当自旋方向相反的不成对电子彼此靠近时，必须考虑它们波函数的正负符号，并且只有相同的符号轨道(对称匹配)可以有效地重叠。当原子轨道重叠时，它们总是遵循最大重叠的方向。重叠越大，共价键越强，这是原子轨道的最大重叠条件。除了S轨道，其他轨道都有一定的空间取向，因此共价键具有方向性。3.共价键的类型(1)根据关键点的极性：A.极性共价键：具有不同电子获得和电子损失能力的原子之间形成的共价键是极性共价键。它也分为强极性键(当原子获得和失去电子的能力差异相对较大时)和弱极性键(当原子获得和失去电子的能力差异相对较小时)。B.非极性共价键：相同物种的原子之间形成共价键，具有相同的获得和失去电子的能力。(2)根据原子轨道重叠部分的对称性：A.键：原子轨道以“头对头”的方式沿着双核心连接的方向重叠原子轨道沿着两个原子核的连接方向以“并排”的方式重叠，并且重叠部分相对于通过键轴的平面具有镜像反对称性(相同的形状，相反的符号)。形成键的电子称为电子。特点：共价单键一般是键。在共价三键和双键中，除了键，还有键。一般来说，键不如键牢固，更容易断裂，因为键不像键那样集中在两个原子核的连线上，原子核对电子的吸引力较小，并且键中的电子运动更自由，所以含有双键或三键的化合物更容易参与化学反应。C. bond:一个原子的D轨道和另一个匹配的原子的D轨道以“面对面”的方式重叠(有两个节点平面穿过键轴)。4.配位共价键(1)含义：任何由一个原子单方面提供一个公共电子对而形成的共价键叫做配位共价键，简称配位键或价键。(以一氧化碳分子为例说明)(2)形成条件():A.一个原子的价层中有一个非共享电子对，即一个孤电子对；另一个原子在它的价层有一个空轨道。(3)存在：分子内、分子间、离子和分子间。第二，离子键1.离子键(1)含义：当电负性较小的活性金属和电负性较大的活性非金属元素的原子相互靠近时，前者容易失去电子而变成正离子，后者容易获得电子而变成负离子，正负离子由于静电引力而容易结合在一起形成化合物。正离子和负离子之间的静电引力形成的化学键叫做离子键。(2)性质：没有方向性和饱和度。2.按键类型转换(1)关键类型决定因素：两个原子吸引电子的能力的不同就是电负性值的不同。(2)关键过渡：一个从离子键到非极性共价键(从共价键)，可以看作：强极性共价键(离子键)弱极性共价键非极性共价键b从离子键到共价键(从键型转变方面)，可视为：离子键(100%离子键成分)强极性共价键(含部分离子键成分)弱极性共价键(含一小部分离子键成分)非极性共价键(不含离子键，只含共价键成分)6.3分子几何6.4分子轨道理论目的要求：1.掌握混合轨道理论；2.掌握几种典型的混合轨道类型；3.混合轨道理论将用于解释分子的空间构型；4.理解分子轨道理论的要点；5.掌握分子轨道的类型，用这个理论来解释和推测分子的存在。重点和难点：重点放在几个典型的杂化轨道类型和几个代表性分子的空间构型的理论解释上。掌握物质存在的推理方法。家庭作业：1.P188 42.P190 83.网络平台运行：P193 4教学内容：6.3分子几何一、价键理论的局限性很难解释一般多原子分子的价键形成和几何构型。二。混合轨道理论结合第五章教导的原子轨道数和原子核外的电子排列在价键理论的基础上，美国化学家波林于1931年首次提出，中国化学家唐敖庆等人于1953年丰富了杂化轨道理论。1.理论的要点：(1)当一个原子被键合时，在键合原子的作用下，价层中几个具有相似能级的原子轨道会改变原来的状态，“混合”并重组成一组有利于键合的新轨道(即杂化轨道)。这个过程被称为原子轨道杂交。(2)对于同一原子中具有相似能级的n个原子轨道，组合后只能得到n个杂化轨道。(3)杂化轨道比原始非杂化轨道具有更强的键能，形成的化学键键能更大，使形成的分子更稳定。2.杂交类型和分子几何()sp杂交(1)含义：在同一个原子内通过ns轨道和np轨道的杂交称为sp杂交。混合轨道被称为sp混合轨道。(2)形成轨道：只有两个sp分子几何：键合角为1800的线性分子。示例：Cl-be-cl，两个键的键长和键能是相等的。(2)sp2杂交(1)含义：同一个原子内一个ns轨道和两个np轨道的杂交称为sp2杂交。混合轨道被称为sp2混合轨道。(2)形成轨道：只能形成三个能量相等的sp2杂化轨道。其中每个混合轨道包含1/3s轨道和2/3p轨道分量分子几何：键角为1200的平面三角形分子。示例：BF3分子(3)sp3等规杂交(1)含义：同一个原子内一个ns轨道和三个np轨道的杂交称为sp3杂交。混合轨道被称为sp3混合轨道。(2)形成轨道：形成了四个能量相等的sp3杂化轨道。其中每个混合轨道包含1/4轨道和3/4轨道分量分子几何：键角为109028 的正四面体分子。示例：甲烷分子。(4)sp3不等杂交(1)含义：同一个原子中一个ns轨道和三个np轨道之间的不相等杂交称为sp3不相等杂交。混合轨道被称为sp3混合轨道。(2)形成轨道：形成了具有一个电子的Sp3杂化轨道和具有孤对的轨道。所以这四个轨道并不完全相同。这被称为不平等杂交。分子几何：氨分子类型为三棱锥型(杂交时这种分子中心原子只有一对孤对)，水分子类型为V型(杂交时这种分子中心原子有两对孤对)。示例：氨分子，水分子。这部分内容是本章的重点，要求学生掌握杂交类型，并用理论解释代表性分子的几何构型。6.4分子轨道理论(强调分子完整性)从价键理论的局限性出发，举例说明分子轨道理论的必要性。首先，分子轨道的基本概念分子轨道理论把组成分子的原子核(每个原子核在分子中有一定的平衡位置)作为分子的骨架。根据相同的原理和规则，所有的电子都分布在骨架附近的几个分子轨道上。每个分子轨道最多可以容纳两个自旋方向相反的电子。每个分子轨道都有自己相应的能量。当电子充满等效分子轨道时，它们将分别占据不同的等效分子轨道，自旋是平行的。电子进入分子轨道后，如果系统的总能量减少，它们会形成键。二。分子轨道的形成1.成分：它是由组成分子的原子轨道结合而成的。分子轨道的总数等于组成分子的原子轨道的总数。2.特点：当原子形成分子时，电子不再局限于单个原子的原子轨道，而是从属于整个分子的分子轨道。3.类型：(1)s-s原子轨道的组合一个原子的ns原子轨道和另一个原子的ns原子轨道合并成两个分子轨道。一个是反键分子轨道，另一个是键分子轨道。以H2分子为例，解释了s-s原子轨道结合的分子轨道的形成和电子的排列。写下分子轨道的表达式。(2)p-p原子轨道的组合一个原子的P轨道和另一个原子的P轨道结合成一个分子轨道，可以有“头对头”和“肩对肩”两种方式。根据P轨道的不同空间延伸方向，当不同的P原子轨道形成分子轨道时，可以形成相应的键合分子轨道和反键合分子轨道或键合分子轨道和反键合分子轨道，电子填充在能量较低的键合分子轨道中。三。分子轨道能量1.能量的测定由光谱实验确定2.轨道能级的顺序结合能级类比解释了电子组态在原子核外时的原子轨道。四.分子轨道理论的应用1.推测分子的存在和结构(1)H2分子离子(形成单电子键)和Li2分子(形成单键):(2)Be2分子和Ne2分子：因为系统的能量没有减少，所以可以假定它们不存在。(3)由于He2分子系统的能量没有减少，因此推测它不存在。然而，He2分子离子的能量减少，所以它可以存在。2.描述分子的结构稳定性3.预测分子的顺磁性和抗磁性以氧分子为例说明分子轨道理论在这方面的应用。重点是掌握氧分子的价键结构。6.5分子间作用力和氢键目的要求：1.了解分子的极性和变形能力；2.掌握分子间作用力的类型和存在；3.理解氢键的形成、存在和类型。重点和难点：掌握分子间作用力的类型和存在。家庭作业：1.P191 152.在线教学平台作业(思考问题)6.5分子间作用力和氢键一、分子的极性和变形性1.分子极性(1)非极性分子：在分子中，正电荷和负电荷各有一个“电荷中心”正负电荷中心重合的分子称为非极性分子。(2)极性分子在分子中，正负电荷中心不重合的分子称为极性分子。(3)电偶极矩：正负电荷中心携带的电荷Q与两个中心之间的距离D的乘积称为电偶极矩。它表明了分子极性的大小。电偶极矩越大，分子的极性越大，电偶极矩为0的分子是非极性分子。(4)分子的极性与键的关系：在多原子分子中，分子的极性经常与键的极性不一致。例如，CH4有四个极性键，但分子本身是非极性的。在双原子分子中，分子的极性与键的极性相同。例如，盐酸只有一个极性键，这个分子是极性的，H2只有一个非极性键，这个分子是非极性的。2.分子变形能力(1)感应偶极子(感应)(1)含义：在外部电场的作用下，原本重叠的正负电荷中心彼此分离，分子出现偶极，称为感应偶极。电场越强，分子变形越明显，感应偶极子越大。(2)计算公式：感应=。E-分子的诱导极化率越大，分子的变形性就越大，这是由分子的性质决定的。(2)固有偶极子(1)含义：极性分子中存在的偶极称为固有偶极或永久偶极。(2)定向极化：在外部电场的作用下，极性分子的正极一端变成负电荷，负极的另一端变成正电荷，即所有分子沿电场方向有序排列。这个过程被称为分子的定向极化。并进一步诱发偶极子。(3)瞬时偶极子当非极性分子相互靠近时，由于电子和原子核的不停运动，正负电荷中心不能总是保持重合，即发生分离。此时产生的偶极子称为瞬时偶极子。第二，分子间的相互作用力1.分子间作用力的类型(1)分散力：瞬时偶极子之间不同磁极的引力产生的分子间力。与分