第九章--分子结构PPT课件

1、 分子或晶体中相邻原子（或离子）间强烈的吸引作用。离子键；离子键； 共价键；共价键； 金属键。金属键。第1页/共52页 早期共价键理论是路易斯的共用电子对理论。即:原子间靠共用电子对结合起来的化学键是共价键。如： 各原子都满足了稀有气体的稳定结构，形成了分子。共 价 键第2页/共52页但是像PCl5和SF6 ：是没有稀有气体的稳定结构的。第3页/共52页9.1 价键理论第4页/共52页1. 共价键的本质与特点 1.1 量子力学处理H2分子的结果 Heitler和London在用量子力学处理H2分子形成过程中，得到H2分子能量E和核间距R的关系曲线。如图所示:第5页/共52页排斥态基态0ORE7

2、4pm H2分子形成过程能量随核黄素间距变化示意图第6页/共52页 1.2 1.2 价键理论基本要点与共价键的特点 价键理论(VB法):形成共价键时键合原子双方各提供自旋方式相反的未成对价电子用以成对。 A、B两原子各提供2个或3个未成对电子，且自旋方向相反，则A、B两个原子可形成双键或三键。 A、B两原子的电子配对成键后，不能再与第三个原子的电子配对成键。成键双方的原子轨道尽可能最大程度地重叠。第7页/共52页共价键特点：饱和性：一个原子能有几个未成对的电子，便可与其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对成键。方向性：两个原子间形成共价键时往往只能沿着一定的方向结合。返回返回第8页/共52页2

3、. 共价键的键型 键：头碰头(s-s, s-p, p-p); ss轨道成键：第9页/共52页第10页/共52页键：肩并肩 (p-p, p-d)第11页/共52页p-d键键，重叠程度大，较稳定；键，重叠程度小，较活泼。多重键中，必有一键，其余为键。第12页/共52页配位键：共用的一对电子由一个原子单独提供的共价键。如：CO，NH4+， Ag(NH3)2+等。HNHHH返回OC 第13页/共52页3.杂化轨道杂化轨道杂化轨道: 同一原子中，能量相近的原同一原子中，能量相近的原子轨道混合起来，形成子轨道混合起来，形成成键能力更强成键能力更强的的新轨道新轨道。杂化：杂化：上述过程叫杂化。上述过程叫杂化

4、。第14页/共52页杂化轨道数：等于参加杂化的原子轨 道数目之和。如： sp杂化s+p 杂化轨道数=2杂化轨道的组成：参加杂化的原子轨道 平均化。如：sp：2 2p p2 2s sSp2：3 32 2p p3 3s s第15页/共52页杂化轨道的特征角度分布图有大、小 头，有利于成键（提 高重叠程度）。-第16页/共52页杂化类型：杂化类型：第17页/共52页CH4:(sp3杂化杂化)激发杂化3sp3spp2s2s2p2s2C:2p第18页/共52页BF3:(sp2)杂化激发杂化2spp2s2s2p22sps2B:2p第19页/共52页BeCl2:(sp杂化)s2p2Be:激发s2p2s2p2

5、杂化spspp2第20页/共52页NH3:(不等性杂化)3NH18107HNHNHHH杂化3sp第21页/共52页4、离域键（大键）和共轭分子（1）定域( localized)和离域( delocalized) ， C6H6，CH3CHCH2第22页/共52页 电子的离域电子的离域O3 NO3-ONOOOOO128pm140pm140pmCCCCCC154pm134120第23页/共52页9.2 价层电子对互斥理论(VSEPR法)价层电子对互斥理论的基本要点： 分子或离子的空间构型取决于中心原子周围的价层电子对数。 价层电子对数是指键电子对与孤对电子。 价层电子对间尽可能远离以使斥力最小。从价

6、层电子对间的斥力大小来看： 孤对孤对孤对成键成键成键第24页/共52页推断分子或离子的空间构型的具体步骤：正离子负离子离子电荷数配位原子提供的价电子中心原子的价电子数价层电子对数21在计算配位原子提供的价电子数时，在计算配位原子提供的价电子数时，H与卤素的每与卤素的每个原子各提供一个价电子，氧或硫原子则可认为不个原子各提供一个价电子，氧或硫原子则可认为不提供共用电子，即当氧、硫原子为配位原子时，配提供共用电子，即当氧、硫原子为配位原子时，配位原子提供的价电子数为位原子提供的价电子数为0。例如：。例如：4220624的价层电子对数中SSO第25页/共52页 根据斥力最小原则，价层电子与电子对空构

7、型关系如下：第26页/共52页 确定中心原子的孤对电子数，推断分子的空间构型。若中心原子的价层电子对全是键，电子对的空间构型就是该分子的空间构型。如BeH2，BF3，CH4，PCl5，SF6分别为直线形、三角形、四面体、三角双锥和八面体。若中心原子价层电子对中有孤对电子，分子空间构型将不同于电子对的空间构型。如，NH3分子价层电子对数为4，电子对空间构型为四面体，但分子的空间构型为三角锥，因为四面体的一个顶点被孤对电子占据。第27页/共52页练习题: 解释NO2+, O3, SnCl3-, OF2, ICl3, I3-, XeF5+, ICl4- 等离子或分子的空间构型, 并指出其中心原子的轨

8、道杂化方式。返回第28页/共52页9.3 分子轨道理论（MO法）异核双原子分子第29页/共52页分子轨道例：A原子提供 原子轨道，B原子提供 原子轨道。分子轨道理论认为它们结合时形成了分子轨道，可采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函数：ABBAabbaaIccbaaccb第30页/共52页分子轨道形成三原则： 能量相近 对称性匹配 最大重叠第31页/共52页第32页/共52页第33页/共52页第34页/共52页返回第35页/共52页同核双原子分子：第36页/共52页第二周期同核双原子分子:B2 （B,C,N)第37页/共52页第二周期同核双原子分子：O2 (O,F)第38页/共52页2

9、*242222*2222)()()()()(OpppssKK22422*2222*1212)()()()()()(ppssssN2222222*222)()()()()(ppzpyssKK或或O2的电子构型：的电子构型：或或N2的电子构型：的电子构型：1*21*22222222*222)()()()()()()(pzpypzpypssKK返回第39页/共52页异核双原子分子第40页/共52页x)(2cx旋转180关于原子轨道和分子轨道的对称性180 xxp2zd22yxds 对称：绕对称：绕 轴旋转轴旋转 ，形状符号都不，形状符号都不变。例如：原子轨道变。例如：原子轨道 ， ， ， 化学键：化

10、学键： 键。键。第41页/共52页xydx180zpypyzdxzdxx)(2c返回第42页/共52页9.4 键参数第43页/共52页键级反键轨道中的电子数成键轨道中的电子数键级21例如：例如：H2，O2，HF和和CO的键级分别为的键级分别为 1，2，1，3。 键级愈大，分子愈稳定。键级愈大，分子愈稳定。返回返回第44页/共52页键能 指在标准状态下气态分子拆开成气态原子时，每断裂1mol1mol化学键所需能量的平均值。第45页/共52页n nD D221DD 双原子分子双原子分子: E = D例如：例如：E (H-Cl) = D(H-Cl)=431kJmol-1 E(Cl-Cl) = D(Cl-Cl)=244kJ mol-1 返回返回第46页/共52页键长 分子中两原子核间的平衡距离称为键长。 例如，H2分子中两个H原子的核间距为74pm，所以HH键长是74pm。返回第47页/共52页键角: : 多原子分子中，相邻两化学键之 间的夹角。 如：H2O分子中2个 OH 键之间的夹 角为104.5度。 键角主要是通过光谱等实