全国高中化学竞赛-分子结构课件

第2章，化学键和分子结构，7 .认识分子间力和氢键的本质，说明其对物质性质的影响。 1 .认识化学键的本质，2 .把握离子键的形成及其特征，3 .把握离子键的特征，离子极化的概念，4 .把握价格键理论内容用共价键理论说明共价键的特征，用价电子对互斥理论和混合轨道理论说明简单的分子结构， 5 .初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分子轨道特征，6 .了解金属键理论，特别是带理论，用带理论说明固体分类，2.1化学键的定义Definitionofchemicalbond，2.2离子键理论Ionicbondtheory； 2.3共价键的概念和路易斯结构式constoptfothehovarttheoryandlewisstructure formula2. 7金属键理论Metallicbondtheory， 2.8用于判断分子间力和氢键interolecularforcesandhydrogenbond 2.4共享分子的几何形状的价格层电子对排他理论vseprforjugingthconfigurationovertionofthecovencemolecular， 2.5原子轨道的重叠价键理论superpositionofatomicorbitalvalecebondtheory2. 6分子轨道理论Molecularorbitaltheory，2.1化学键的定义Definitionofchemicalbond，2.1化学键的定义2Na(s) Cl2(g)2NaCl(s )，在色态导电性通电下，银灰色黄绿色无色，固体气体结晶，非常弱，在没有熔融导电性变化的熔融下反应反转，PaulingL提出了TheNatureofTheChemicalBond中最广泛的化学键的定义：两个原子(或原子团)之间简单地说，化学键是指分子内部的原子间的强相互作用力。 不同的外在性质反映不同的内部结构，各自的内部结合力不同，化学键理论为：分子的形成和稳定性，共价键的本质和饱和性，分子的几何配置和共价键的方向性，化学键和分子的理化性质的关系，2 .明确了化学键类型，2.2.1离子键的形成， 形成化学键-450kJmol-1，NaCl结晶形成时明显有能量变化，右图为其形成时的电势曲线。 到达最低点时，引力和斥力达到平衡状态，2.2离子键理论(ionicbondtheory )，(2)离子键的特征，本质是静电引力(库仑引力)，方向性和不饱和性(由库仑引力的性质决定)键的极性与元素的电负性有关，NaCl，NaCl 这个例子与离子周围的异电荷离子数分别带电的电荷量(或者引力引起的力的强弱)无关，汉娜可以是离子结晶中出现的负离子，也可以是多原子离子。 2 .离子半径(radius严格地说，离子半径不能确定(电子云没有明确的边界)核间距离(nuclearseparation )的一半重要的是，如何分割(x射线衍射法)3组数据，在使用时应该是自接触的r.d . 例如Li Na K Rb Cs； F-Cl-Br-I-，同一元素的正离子中，半径随着离子电荷变高而变小。 例如：Fe3 F-Na Mg2 Al3中，相同电荷的过渡元素和内部过渡元素的正离子的半径随着原子编号的增加而减少，在第一章中介绍原子半径时，介绍了“镧系收缩”的概念，该概念也适用于电荷数为3和Ln3离子。 能得到真正的“离子半径”吗？ 无论是阴离子还是阳离子，其电荷密度都随着半径的增大而减少。 在阴离子相互“接触”这一点上，电荷密度被认为是最小的。 对相邻的离子间的电荷密度的变化曲线进行测量，如果能找到具有最小值的部位，则该部位为离子间、Question2、Solution、的边界线。遗憾的是，极小值的准确位置难以确定，容易受到实验不准确和两个相邻离子自身性质的影响，电荷密度曲线上出现的不是极小值，而是范围宽的最低密度区域。 (3)离子电子配置、稀有气体配置(8电子和2电子配置)周期表的接近稀有气体元素前后的元素、稀有气体配置(18电子配置)第11族、第12族及第13族和第13族的长周期元素所形成的电荷数， 与族号减去10的正离子相同的结构包含惰性电子对的结构(18 2电子结构)第13、第14、第15族长周期元素(特别是其中的第6周期元素)大多仅失去最外层的p电子，残留2个s电子。 不规则结构(9-17电子结构)的很多过渡元素是形成像Ti3、V3、Cr3、Mn2、Fe3、Co2那样的结构的离子的Ni2、Cu2、Au3等， 2.3共价键的概念和路易斯结构式constoptfthechoventheoryandlewisstructralformula， 2.3.1共价键的概念concentposofthecovantbondtheory2.3. 2路易斯结构式Lewsstruormula，2.3.1共价键的概念，G.N.Lewis在1916年涉及化学键的电子对在相邻的两个原子之间共享双键和三键相当于两对或三对共享电子。 分子的稳定性是因为共享电子对遵循“八隅律”(octetrule )。 2.3.2以路易斯结构式、原子的键合关系写出元素符号，用单键连接邻接的原子。 大多数情况下，原子之间的结合关系是已知的。 例如，NO2中的耦合关系不是NOO，而是ONO。 将各原子的价电子数相加，计算出可利用的价电子的总数。 发现的种子带电荷时，应从价电子总数中减去正、负电荷的数量。 3 .减去对应共价键的电子数(单键数2 )后，将剩馀的价电子按原子分配，使之占有适当数量的非键电子。 4 .如果剩馀的电子不足，几个单键可以变成双键或三键。 形式电荷是基于“纯共享价”的概念得到的参数。 对于净电荷，对每个原子，写出具有A-B结构的二原子、具有A=B-C结构的二原子、形式电荷=(母体原子的价电子数)-(孤立对电子数)-(共享电子数)氯离子的路易斯结构式。 Cl原子的电负性小于o原子意味着O-O间不存在键。 合理配置如下： Question3，Solution，离子的价电子总数为26，减去3个单键后的6个电子，剩下的20个电子孤立地分配给4个原子，它们都满足八角律的要求。 写NO离子的路易斯结构式。 NO离子可能只有一个序列。 下图最左边的一个： NO离子的价电子总数为10，减去一个单键后的两个电子，剩下的八个电子，无论是如上图的第二个那样孤独地分配给两个原子，还是如上图的第三个或第四个那样将N-O单键变更为双键，两个原子都同时满足八角律的要求只要把单键变成叁键就能满足这个要求。 Question4，Solution，N2O中有4种路易斯结构。 即，4种谐振结构： (a ) :3360 n=n=o :3360 nno :3360 nn : 其中哪个合理呢？ 什么不合理？ 通过计算每个原子形式的电荷，可以解决这个问题。 FCa=Ga-Na-1/2Ba式： FCa为形式电荷； Ga是母体原子的价电子数(p区元素的Ga等于族号) Na是孤立电子数，Ba是共享电子数。(b )式中各原子的形式电荷末端基n原子： FC(N1)=5-2-6/2=0中心n原子： FC(N2)=5-0-8/2=1末端基o原子： FC(O)=6-6-2/2=-1各种形式的电荷为：-1100-1-21-1-1 (a ) 33366 :63360 nno : (d ) :5360 n=o=n :5360，能量最低的结构是各原子形式的电荷最小的结构，能量最低的结构是负电荷属于电负性大的原子，正电荷属于电荷N2O四种路易斯结构式合理为(b )。 耦合长度的实验数据为113pm，两个n原子间用三键结合，选择合理的路易斯结构的一般规则表明，证实各原子共提供3 47=31个价电子的离子的一价负电荷，应增加电子。 因此，必须在5个原子周围画出16对电子的32个点。 负电荷不属于各个原子，而是属于整个离子！ 写bf4离子的路易斯结构。 Question5、Solution、SiF62-、PCl5和SF6的中心原子价层电子数分别为12、10和12 (超价化合物)。 关于氧分子的结构，表明后者的两种表示方法是正确的。 一些种的合理结构可以写复数。 产生了轮询的共鸣论。 相对于能写出一些路易斯结构式、相对合理的路易斯结构式的分子，泡林提出了“共鸣论”，分子的真正结构被认为是这些合理的路易斯结构式的“共鸣混合体”，各个结构式被称为“共鸣体”，并有“共鸣”的符号“例如：苯分子的c -。 关于这一点的知识将在有机化学课程中讨论。 什么是、超价化合物？化学上参与键作用的价电子数超过价轨道数的化合物称为超价化合物(Hypervalentcompound )。 例如，SF6是超价格分子，参与结合的价格电子数为12，参与结合的价格轨道数只有10(S原子的1条3s轨道和3条3p轨道和6条f原子各1条2p轨道)。 PCl5也是超价分子，价格电子数(10 )比价格轨道数(9)大。 第6季、解决方案、 2.5原子轨道的重叠价格结合理论superpositionofatomicorbitalvalecebondtheory2.5. 1共有力的本质和共价键的特征netureofthecoveralcencenterfosthecoverenceration ecoveralcencebond，2.5.2混合轨道Hybridorbital，形成双键和三键的原子间，电子对的乐趣和供给电子的原子轨道之间有什么关系？ 能在原子轨道的空间方向上说明分子的几何形状吗？ 只有解决这些问题才能弄清耦合的本质，1 .价键理论(valencebondtheory )的基本观点、2.5.1共价键力的本质和共价键特征、相反的两个离子(如a和B- )在相互接近的过程中，系统能量曲线的最低点相当于吸引力等于排斥力的状态，在该状态下的两核间的平衡距离R0称为核间距离(符号d )，与核间距离d对应的电位(Ed )是从气体正离子离子结合的过程释放的能量。 很明显，图形反映了两个中性原子之间用共同的电子对连接形成分子，基于电子局域在两个原子之间，形成了密度相对大的电子云(负)，这是价键理论的基础。 因此，共价键的形成条件是能量最低的原理，键提供了双方各自自旋方向相反的未对电子(你认为自旋方向相同吗？ )，双方的原子轨道应该尽可能重叠，共价键的主要特征是具有饱和性和方向性。 共价键的本质是，原子彼此接近时轨道重叠(即波函数重叠)，原子之间通过共享自旋相反的电子对使能量降低而结合。价键理论，2 .共价键的特征，键力的本质是电的，有方向性(因为每个元素的原子能提供形成共价键的轨道是一定方向)，键：重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆形，电子云密度在键轴周围(原子核之间的连接)对称。 形象被称为“头顶”。 3 .共价键的结合型，轨道可以用各种方式构成，共价键的形成：结合(对位)，HF的生成，结合： p轨道(肩并)，结合：重叠轨道的电子云密度在结合轴周围不完全对称。 形象被称为“并肩”。 键： d轨道重叠形成(本过程中不要求)，形成条件：键原子的一方提供孤立对电子，另一方提供空轨道。 4 .配位键(共价键的特殊形式)、Example，5 .键参数(键合参数)、分子中两个原子核之间的平均距离、化学键的性质，可在理论上通过量子力学计算进行定量地讨论，也可以用表现键的性质的若干物理量来描述。 例如电负性、结合能、结合长、结合角和结合能级。=95.638=98.919=95.751表示在通常的外在条件下物质原子间的相互作用的强弱。 定义了在298K和100kPa下将1mol气态二原子分子切断成2mol气态原子所需的能量。 结合能：例如NH3，偶极矩bonddipolemoment(m )，m=qd，大小相等，符号相反，由离开d的两个电荷(q和-q )构成的体系被称为偶极矩，其电量和距离的积为分子的偶极矩例如：结合参数的总结，2.5.2混合orbital、H2O和NH3分子中的O-H键和N-H键在h原子的1s轨道和o原子和n原子中的单电子所占的2p轨道重合时，HOH和HNH键角实际上分别为90 结合时能级接近的价电子轨道混合，形成了新的价电子轨道混合轨道，1 .基点，轨道成分发生了变化，总之，混合后的轨道，轨道的能量发生了变化，轨道的形状发生了变化，结果当然有利于结合！ 变了，混合后的轨道延伸方向，形状和能量变了，混合前