共价键与分子结构
形成配位键的条件是: (1) 电子对给予体的最外层有孤对电子; (2) 电子对接受体的最外层有可接受孤对电子的空轨道。
五、共价键参数
(一) 键能
在标准状态下,使单位物质的量的气态分子 AB 解离成 气态原子 A 和 B 所需要的能量称为键解离能。
对双原子分子,键能等于键解离能。对多原子分子,键 能等于键解离能的平均值。
离子的离子构型
(a) 中没有 90°的孤对电子-孤对电子的排斥作用,是最
稳定的构型。因此,
IF
2
的空间构型为直线形。
利用价层电子对互斥理论,可以预测大多数主族元素
的原子形成的共价分子或离子的空间构型。
二、价层电子对互斥理论练习
(1) 下列关于价电子对数目计算中正确的是( B ) A. 中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数 B. 配位原子中卤素原子、氢原子提供 1 个电子 C. 配位原子中氧原子和硫原子提供 2 个电子 D. 当氧原子和硫原子作中心原子时,按不提供价电子计算
形成的两个杂化轨道称为 sp 杂化轨道。每个 sp 杂化轨道中 含有 1/2 的 s 轨道成分和 1/2 的 p 轨道成分,杂化轨道间的夹 角为 180°。
图 10-6 sp 杂化示意图
二、s-p 型杂化轨道及有关分子的空间构型 (二) sp2 杂化轨道及有关分子的几何构型 由一个 ns 轨道和两个 np 轨道参与的杂化称为 sp2 杂化, 形成的三个杂化轨道称为 sp2 杂化轨道。每个 sp2 杂化轨道中 含有 1/3 的 s 轨道成分和 2/3 的 p 轨道成分,杂化轨道间的夹 角为120º,呈平面正三角形。
二、价层电子对互斥理论应用实例
(一) CCl4 分子的空间构型
二、价层电子对互斥理论应用实例
(二)
ClO
3
离子的空间构型
二、价层电子对互斥理论应用实例
(三) PCl5 分子的空间构型
二、价层电子对互斥理论应用实例
(四)
IF
2
离子的离子构型
在
IF
2
中,中心原子共有
5
个价层电子对,价层电子对的
电子对的排布方式
分子空间构型
实例
6 八面体
6
0 AB6
5
1 AB5
4
2 AB4
正八面体 SF6
四方锥形 IF5
平面正方形
ICl
4
第三节 杂化轨道理论
一、杂化轨道理论的基本要点 二、s-p 杂化轨道及有关分子的空间构型 三、d-s-p 杂化轨道及有关分子的空间构型
一、杂化轨道理论的基本要点
同一原子中能量相近的原子轨道重新组合成新的原子轨道, 称为原子轨道的杂化,得到的原子轨道称为杂化轨道。
五、共价键参数
(四) 共价键的极性
当两个不同元素的原子以共价键结合时,共用电子对偏向 于电负性较大的原子。电负性较大的原子带部分负电荷,电负 性较小的原子带部分正电荷,正、负电荷中心不重合。这种共 价键称为极性共价键。
共价键的极性与成键两原子的电负性差有关,电负性差越 大,共价键的极性就越大。
第二节 价层电子对互斥理论
分布为三角双锥形。在中心原子的 5 对价层电子对中,
有 2 对成键电子对和 3 对孤对电子,有以下三种可能的
结构:
二、价层电子对互斥理论应用实例
(四)
IF
2
离子的离子构型
电子对之间的夹角有90°、120°和180°,只需考虑夹角
为 90°的静电斥力。
二、价层电子对互斥理论应用实例
(四)
IF
2
价层电子对数
2
3
4
5
6
电子对排布方式 Байду номын сангаас线形 平面三角形 四面体 三角双锥 八面体
一、价层电子对互斥理论基本要点
(3) 价层电子对之间的斥力与价层电子对的类型有关: 孤对电子-孤对电子> 孤对电子-成键电子对>成键电子对 -成键电子对 (4) 中心原子若形成共价双键或共价三键,仍按共价单键 处理。但由于双键或三键中成键电子多,相应斥力也大:
轨道杂化理论的基本要点是: (4) 组合得到的杂化轨道与其他原子形成 键或排布孤对电子, 而不能以空轨道的形式存在。 (5) 中心原子采取的杂化类型决定了杂化轨道分布形状及所形 成的分子的空间构型。
二、s-p 型杂化轨道及有关分子的空间构型 重点
(一) sp 杂化轨道及有关分子的几何构型 由一个 ns 轨道和一个 np 轨道参与的杂化称为sp 杂化,
(2) 下列选项中价电子对数与配位原子数目相等的是( A ) A. CS2 B, NH3 C. H2O D. ClO3
二、价层电子对互斥理论练习
(3) 下列分子或离子中,不含有孤电子对的是( D )。
A. H2O
B. H3O+
C.NH3
D.
NH
4
(4) 用价层电子对互斥理论判断 SO3 的分子构型为( D )。 A.正四面体形 B.V形 C.三角锥形 D.平面三角形
一、共价键的本质
如果两个氢原子的电子自旋相同,随着核间距的减小, 两个原子核间电子出现的概率密度降低,增大了两个原子 核的排斥力,系统能量逐渐升高,而且比两个远离的氢原 子能量还高,不能形成氢分子。
图 10-2 两个氢原子相互接近时原子轨道重叠示意图
二、价键理论的基本要点 重点
价键理论的基本要点是: (1) 两个原子接近时,自旋相反的两个未成对电子可以配对 形成共价键。 (2) 一个原子含有几个未成对电子,通常就能与其它原子的 几个自旋相反的未成对电子配对形成共价键。一个原子所形成 的共价键的数目,受未成对电子数目的限制,这就是共价键的 饱和性。 (3) 成键的原子轨道重叠越多,两核间电子出现的概率密度 就越大,形成的共价键就越牢固。在可能的情况下,共价键总 是沿着原子轨道最大重叠的方向形成,这就是共价键的方向性。
图 10-3 H 原子的1s 轨道与 Cl 原子的 3px 轨道重叠示意图
三、共价键的类型
(一) σ键
重点
原子轨道沿键轴(两原子核间联线)方向以 “头碰头” 方式重叠所形成的共价键称为σ键。形成σ键时,原子轨 道的重叠部分对于键轴呈圆柱形对称,沿键轴方向旋转 任意角度,轨道的形状和符号均不改变。
(7) 下列对应关系正确的是:( A )
选项
A
B
C
D
中心原子所在族 14
15
14
16
分子简式 立体结构
AB4
AB3
AB2
AB2
正四面体 平面三角形 直线形 直线形
表 10-3 中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型
价层电子 价层电子对 对数 排布
成键电子对数
孤对电子 数
分子类型 电子对的排布方式
五、共价键参数
(二) 键长 分子中两个成键原子核间的平衡距离称为键长。
表 10-1 一些共价键的键能和键长
五、共价键参数
(三) 键角 在多原子分子中,键与键之间的夹角称为键角。
五、共价键参数
(四) 共价键的极性
按共用电子对是否发生偏移,共价键可分为非极性共价键 和极性共价键。
当两个相同原子以共价键结合时,两个原子对共用电子对 的吸引能力相同,共用电子对不偏向于任何一个原子。这种共 价键称为非极性共价键。
分子空间构 型
实
例
2 直线形
2
0 AB2
直线形 HgCl2
3
3
平面正 三角形
2
0 AB3 1 AB2
平面 正三角形 BF3
V 形 PbCl2
价层电子 价层电子对 对数 排布
成键电子对 数
孤对电子数 分子类型 电子对的排布方式 分子空间构型
实例
4 4 四面体
3
0 AB4 1 AB3
正四面体 CH4 三角锥形 NH3
两个原子形成共价单键时,原子轨道总是沿键轴方向 达到最大程度的重叠,所以单键都是σ键;形成共价双键 时,有一个σ键和一个π键;形成共价三键时,有一个σ键 和两个π键。
图 10-5 N2 中的共价三键示意图
四、配位共价键
按共用电子对提供的方式不同,共价键又可分为正常共 价键和配位共价键。
由一个原子单独提供共用电子对而形成的共价键称为配 位共价键。配位键用箭号“→” 表示,箭头方向由提供电 子对的原子指向接受电子对的原子。
三键>双键>单键
(5) 与中心原子结合的配位原子的电负性越大,成键电子对 离中心原子越远,减少了成键电子对的斥力,键角相应减小。
一、价层电子对互斥理论基本要点
利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型的步骤 如下:
(1) 确定中心原子的价层电子对数。 (2) 根据中心原子的价层电子对数,找出相应的电子对排布。
2
2 AB2
V 形 H2O
价层电子 对数
价层电子对排 布
成键电子对数孤对电子数分子类型 电子对的排布方式 分子空间构型
实例
三角 5 双锥
50
AB5
41
AB4
32
AB3
23
AB2
三角双锥 PCl5 变形四面体 SF4
T 形 ClF3
直线形
I
3
价层电子 对数
价层电子对排布
成键电子 对数
孤对电子数 分子类型
一、价层电子对互斥理论基本要点
(3) 根据中心原子的价层电子对的排布方式,把配位原子排 布在中心原子周围,每一对电子连接一个配位原子,未结合配 位原子的电子对是孤对电子。若中心原子的价层电子对全部是 成键电子对,则分子或离子的空间构型与中心原子的价层电子 对的分布方式相同;若价层电子对中有孤对电子,应选择静电 斥力最小的结构,即为分子或离子的空间构型。
一、价层电子对互斥理论的基本要点 二、价层电子对互斥理论的应用实例