医用化学 课件 3-第二章 分子结构

医用化学第二章分子结构家里炒菜时，将食盐放入油中翻炒，即使油温很高，食盐既不会溶解，也不会熔化；而炖汤时，将食盐放入汤中，来回搅拌几次，食盐就不见了。你知道食盐去哪儿了吗?问题导入1.掌握离子键、共价键的形成与特点，分子间作用力和氢键对物质性质的影响。2.熟悉价键理论和杂化轨道理论。3.了解常见分子极性的判断和晶体的特点。学习目标第一节离子键一、离子键的形成和特征1916年,德国化学家Kossel提出离子键理论。1853～1927当活泼金属原子与活泼非金属原子相互靠近时，可以通过电子转移形成具有稳定结构的阳离子和阴离子，这两种带相反电荷的离子通过静电作用结合在一起，形成了稳定的化学键。一、离子键的形成和特征NaClNa+Cl-离子键：阴离子和阳离子之间通过静电作用所形成的化学键。（一）离子键的形成一、离子键的形成和特征当钠原子与氯原子相遇时，钠原子失去电子形成钠离子；氯原子得到电子形成氯离子。钠离子与氯离子之间的静电作用就是离子键。形成条件：电负性差值1.7以上形成过程：形成阴离子和阳离子形成结果：静电作用形成离子键（一）离子键的形成一、离子键的形成和特征（二）离子键的特点一、离子键的形成和特征无方向性：离子近似为球形对称电荷，阴、阳离子之间的静电作用没有空间选择性。无饱和性：每个离子都尽可能多的吸引带相反电荷的离子。二、离子晶体常温下固态，熔沸点较高，蒸汽压低，晶体不导电，水溶液和熔融状态导电，易溶于水，难溶于有机溶剂。离子化合物——离子晶体第二节共价键一、共价键的形成与特点（一）价键理论1.具有自旋相反的单电子的原子互相靠近时，原子轨道发生重叠，电子相互配对，核间电子云密度增大，体系能量降低，从而形成稳定的共价键。一个未成对电子配对，单键两个未成对电子配对，双键三个未成对电子配对，三键一、共价键的形成与特点（一）价键理论2.形成共价键的两个原子轨道重叠越多，两个原子核间的电子云密度越大，体系能量就越低，形成的共价键就越牢固。重叠越多，核间电子密度越大形成的共价键越牢固一、共价键的形成与特点（二）共价键特点1.共价键的饱和性自旋相反的单电子配对形成共价键后，不能再与其他原子的电子配对成键。一、共价键的形成与特点（二）共价键特点2.共价键的方向性除s轨道呈球形对称外，p、d、f轨道在空间都有特定的伸展方向，要达到最大重叠就必须沿着特定的方向靠近，所以共价键具有方向性。一、共价键的形成与特点（二）共价键特点2.共价键的方向性H原子与Cl原子成键示意图一、共价键的形成与特点（三）共价键类型分类依据：原子轨道重叠的方式1.σ键原子轨道以“头碰头”方式重叠一、共价键的形成与特点（三）共价键类型1.σ键一、共价键的形成与特点（三）共价键类型1.σ键σ键特点：重叠部分位于两核之间

轨道重叠程度大，化学键稳定可以独立存在，可以任意旋转

一、共价键的形成与特点（三）共价键类型2.π键原子轨道以“肩并肩”方式重叠一、共价键的形成与特点（三）共价键类型2.π键π键特点：轨道重叠程度小

化学键不稳定

不能旋转，不能单独存在一、共价键的形成与特点（三）共价键类型N2分子的化学键N2分子共价三键，一个σ键，两个π键一、共价键的形成与特点（四）配位键形成条件：一个原子提供孤对电子

另一个原子提供空轨道二、杂化轨道理论价键理论：能解释共价键的形成不能解释分子的空间构型1931年，鲍林和斯莱特提出杂化轨道理论二、杂化轨道理论（一）杂化轨道理论的要点同一原子，类型不同、能量相近的轨道，重新组合杂化轨道数量=参与杂化的轨道数量1.什么样的轨道会杂化？2.杂化轨道的数量如何判定？3.杂化结果如何？成键能力强：杂化后，一端突出，成键时重叠大二、杂化轨道理论（二）杂化轨道的类型1.sp杂化定义杂化轨道成分杂化轨道形状1/2s和1/2p直线型，轨道夹角180°1ns+1np2sp二、杂化轨道理论（二）杂化轨道的类型1.sp杂化二、杂化轨道理论（二）杂化轨道的类型2.sp2杂化定义杂化轨道成分杂化轨道形状1/3s和2/3p轨道夹角120°平面三角形1ns+2np3sp2二、杂化轨道理论（二）杂化轨道的类型2.sp2杂化二、杂化轨道理论（二）杂化轨道的类型3.sp3杂化定义杂化轨道成分杂化轨道形状1/4s和3/4p正四面体，轨道夹角10928′1ns+3np4sp3二、杂化轨道理论（二）杂化轨道的类型3.sp3杂化二、杂化轨道理论（二）杂化轨道的类型4.不等性sp3杂化N原子sp3杂化二、杂化轨道理论（二）杂化轨道的类型4.不等性sp3杂化sp3杂化氧原子2s2p二、杂化轨道理论（二）杂化轨道的类型4.不等性sp3杂化三、键参数（一）键长定义：分子中成键的两个原子核间距离键长→短，键→强，越牢固，分子越稳定三、键参数（一）键长同种原子之间成键的键长：单键>双键>叁键热稳定性：单键<双键<叁键三、键参数（二）键能定义：在298.15K和101.3kPa下断裂1mol

键所需能量。

键能→大，化学键→稳定，分子→稳定。三、键参数（三）键角键与键之间的夹角，反映分子空间构型。CO2，键角180˚，直线形分子NH3，键角107˚18′，三角锥形分子H2O，键角104˚45′，V形分子三、键参数（四）键的极性1.极性共价键：成键原子电负性不同，共用电子对偏向电负性大的原子的共价键。2.非极性共价键：成键原子电负性相同，共用电子对不发生偏移的共价键。H-Cl,H-FH-H,Cl-Cl第三节分子间作用力和氢键一、分子的极性非极性分子：分子内正、负电荷重心重合极性分子：分子内正、负电荷重心不重合一、分子的极性如何判断分子极性？双原子分子：分子极性与化学键极性一致H2、Cl2、N2，非极性键，非极性分子CO、HCl，极性键，极性分子一、分子的极性如何判断分子极性？多原子分子：极性分子：分子正、负电荷重心不能重合H2O，H2S，NH3非极性分子：正、负电荷重心重合CO2，BeCl2，CH4二、分子间作用力（一）取向力极性分子之间固有偶极之间的相互作用取向力只存在于极性分子之间二、分子间作用力（二）诱导力固有偶极和诱导偶极之间的作用诱导力存在于极性与非极性分子之间，同时也存在于极性分子之间二、分子间作用力（三）色散力瞬间偶极之间的相互作用色散力存在于所有分子之间二、分子间作用力分子之间存在作用力的类型极性分子与极性分子极性分子与非极性分子非极性分子与非极性分子分子间作用力取向力，诱导力，色散力诱导力，色散力色散力三、氢键（一）氢键的形成1.氢原子与电负性极大的原子形成共价键。电负性极大的原子：F，O，N氢原子“几乎”失去电子三、氢键（一）氢键的形成2.有带孤对电子、电负性大且半径小的原子与几乎裸露的氢原子产生静电吸引力。电负性大、半径小的原子：F，O，N三、氢键（一）氢键的形成氢键用X—H···Y表示原子X可以是：F，O，N原子Y可以是：F，O，N三、氢键（一）氢键的形成F—H···F>O—H···O>O—H···N>N—H···N氢键