化学原理4化学键与分子结构

1、化学原理化学原理化学原则(4)，第4章化学键和分子结构，原子如何结合构成物质世界？原子间的相互作用力通过化学键形成分子，分子形成物质世界，112个原子(18个人工)自然存在，其数量只有几十个，构成物质世界。化学键的分类，离子键，共价键，金属键，强化学键：共价键，键，键，键，键，键，键，-键，键，缺少电子的多中心键，弱化学键(二次键):氢键惰性气体为什么稳定？Ns2np6 8电子结构，na : clna : cl :-，3s1，3s23p5，2s22p6，3s23p6，1，离子结合理论，电负性大不相同的金属原子和非金属原子在特定反应条件下相互接近，na : cl na : cl :-，1.1离子

2、键及其特性，定义：正负离子之间的静电吸引称为离子键。1 .本质：静电，离子的电荷离子的半径离子的组成，离子化合物的性质取决于离子的特性：2。结合的离子性与元素的电负性相关，电负性越大，离子性越强的两个原子的电负性就越大，认为离子结合形成的程度 1.7；1.7点，可以认为形成了共享结合，3 .离子键没有方向性和饱和性，特点：不能分割与晶体隔离的分子。NaCl晶体，1.2离子的特性，离子的电荷离子的特性和离子化合物的性质具有非常重要的影响。(1)离子的电荷，Fe3，Fe2，氧化性，还原性，SCN-，红色化合物，无反应，K4Fe(CN)6，蓝色沉淀，无反应，无无水FeCl le 8电子配置的最外层是

3、8个电子Na 3360 2s 22p 6 ca 2 3360 3s 23p 6，18电子配置的最外层是18个电子Zn 2 : 3s 23 p 63d 10 ag 3360 4s 24p 64d 10，18 2电子配置的最外层是2个电子、 第二外层是18个电子Pb :kr4d 104 f 145s 25 p 65d 106s 26p 2pb 2 3360kr4d 104 f 145s 25 p 65d 106s 2，9-17电子配置的最外层是9-17个电子Fe : 相同负离子结合的不同组成经验：8电子组成离子9 17电子组成离子18，18 2组成离子，Na 2s22p6 NaCl易溶于水K 3s

4、23p6 KCl，水Ag 4s24p64d10 AgCl不溶于水Cu 3s23p63d10 CuCl，水Ag 4s 24p 64d 10 AgCl不溶于水Cu 3s 23p 63d 10 CuCl ，正离子和负离子半径和核间距的关系，离子半径的一般变化规律，主系列元素，从上面开始，相同电荷数的离子半径逐渐增加。F- Mg2 Al3等元素形成其他电荷的正离子时，电荷越高，离子半径越小。Fe2 Fe3负离子的半径通常较大(130250pm)，阳离子的半径通常较小(10170pm)。一般来说，离子半径越小，离子之间的重力就越大，要分解的能量就越大，相应离子晶体的熔融沸点就越高。Li 60pm lif

5、 1040 c na 95pm NaF 870c，对特性的影响：na 95pm Cl- 181 pm Br- 195 pm I-216 pm，I-Br-，Br-更强的可还原性。第二，经典价键理论，na : cl na : cl :-，1916年，美国化学家G. N. Lewis提出了共价键理论(经典价键理论)。NaCl:离子结合理论无法解释相同的价元素分子如何形成，或电负性相似的价化合物分子如何形成。，O2，CO2:O，C，分子中的每个原子都必须具有稳定的稀有气体原子的电子层结构(8电子结构)，可以通过在原子之间共享电子对(一对或多对)来实现。分子中的原子之间通过共享电子对而结合的化学键称为共

6、价键。单键：用短线表示一对电子双(3)键：用短线表示两对电子：分子中原子单独持有的未组合电子对，Lewis结构，一些分子的中心原子的最外层电子超过8个，这些分子仍然稳定存在。无法说明BF3 (6个)、PCl5 (10个)、SF6 (12个)、共享密钥的方向性和饱和共享密钥的本质。根据古典停战理论，两个电子为什么不排斥，而是相互配对？经典价键理论的不足，1927年W. Heitler和F. London将量子力学应用于氢分子结构，最初揭示了共价键的本质。建立了现代价键理论、混合轨道理论、价电子对互斥理论。1925年获得了博士学位，1931年担任化学教授，对化学结合的研究和化学结合理论成功揭示了复

7、杂的物质化学结构，1954年获得了诺贝尔化学奖。1932年，Hund和Mulliken从不同的角度提出了分子轨道理论。第三，现代价键理论，W. Heitler和F. London，H，H，氢分子能量(e)与核(r)的关系，基态分子中两个核之间的电子概率密度2远远大于排斥分子中核之间的电子概率密度2概率密度增加能量减少，概率密度减少能量增加，根据量子力学原理结合基态：当h原子轨道相互叠加时，两个1s都是正值，这称为原子轨道的叠加。排斥状态：等于减少两个原子轨道，增加排斥能量，提高系统能量。3.1共价键的本质，共价键的本质，随着原子相互接近，轨道重叠(即波函数的叠加)，通过在原子之间共享自旋相反的

8、电子对，减少能量而结合。现代价键理论的基本要点： (共价键形成的两个主要条件)，当两个原子靠近时，两个原子中自旋相反的电子对不重叠的电子云的密度较高，系统能量减少，两个原子的共价电子对形成化学键共价键，原子轨道重叠时，轨道重叠越大，电子出现在两个核之间的可能性越大，形成的化学键越稳定，3.2共价键的特征是两个原子核对共价电子形成的负电区域的吸引力。结合力的大小更大，包括原子轨道有多重叠，共享电子对的数字3-按钮2-按钮1-按钮，电子对围绕两个核运动的共享电子对，以及出现在两个核之间的概率。共价键具有饱和性，每个原子能提供的轨道数和电子不成对的电子数是每个原子键的总数，或由单个键连接的相邻原子的

9、数量是常数。H2为什么只能形成双原子分子？共价键在空间中具有一定的方向，为了符合最大交叠原理，原子轨道叠加时必须具有一定的方向(叠加最大的方向)。H2S，HCl，(1) 和键，键：耦合的两个原子轨道以“头相遇”的方式沿着两个原子核的连接方向重叠轨道。3.3共价键的键类型，键：耦合时两原子轨道“肩并肩”的方式重叠，重叠部分绕通过键轴且密度为零的一个平面对称分布。键的叠加通常小于键，因此键的结合能小于键的结合能，容易发生化学反应。N2分子n 1 s 22s 22px12 pz 1，*键，(2)配位共价键，正常共价键：共价键两个电子由键中的两个原子共同提供。配位共价键：共价键原子中的一个原子提供并形

10、成配位共价键的条件：1。提供共享电子对的原子有孤立电子；接受共享电子对的原子有空轨道。，CO分子，现代价键理论比较简洁地描述了共价键的形成过程和本质，成功地说明了共价键方向、饱和性的特性，但在解释分子的空间结构方面遇到了困难。CH4，CCl4，CH4分子，c原子的电子层结构：1s22s22px12py1，只能与两个h原子形成两个共享的单键。为了说明聚分子的空间结构，1931年，pauling基于价键理论提出了混合轨道理论。4，轨道混合理论，由于原子的相互影响，混合了多种不同类型的原子轨道，但相似能量的多种原子轨道，重建了完全相同数量的能量的混合原子轨道组。这种新的轨道，称为杂化轨道，可以与其他原子轨道重叠形成化学键。4.1轨道的混合，原子形成混合轨道的一般过程导致混合轨道的叠加，SP3混合：CH4分子的形成，4.2混合轨道的类型，1 ns轨道与3 NP轨道的结合产生4个SP3混合轨道，其中包含1/4 s，3/4 p轨道组件。4个SP3轨道之间的角度为109.5，注意：原子轨道的杂交仅发生在分子形成过程中，孤立的原子不能杂交。只有能量相似的原子轨道才能杂交。n个原子轨道杂化获得n个混合轨道。SP2混