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第七章 分子结构 (2)

(1)价键理论(valence bond theory)基本观点
◆ 键合双方各提供自旋方向 相反的未成对电子(自 旋方向 相同呢?)
◆ 键合双方原子轨道应尽可能最大程度地重叠(最大 重叠原理)
(2)共价键的特征
● 具有饱和性(是指每种元素的原子能提供用于形成共价键 的轨道数等于该元素的未成对电子数。)
● 确定电子对的空间排布方式
价层电子 对数
电子对的 排布
2 直线型
3
4
5
6
三角形 四面体 三角双锥 八面体
180o
109.5o 120o
● 确定孤对电子数和分子空间构型
LP=0 分子的空间构型=电子对的空间构型
BeH2
1
VP= (2+2)=2
2
1
BF3
VP= (3+3)=3
2
1
CH4
VP= (4+4)=4
Ti 4
(5)离子半径与物质性质的关系:同一主族离子半 径越小,对应物质的熔沸点越高。离子半径相近,相 应物质具有类似的性质.如NH4+与K+ ; Al3+ 、Cr3+ 、 Fe3+。
2. 离子的电荷
电荷高,对相反电荷的吸引力就高,化合物熔点高。
3. 离子的电子构型
•简单负离子都是8电子构型 F- 、Cl- 、 Br- 、 I- 、 O2- 、 N3- 、S2- etc
△ rHm,6 =-689.1kJ·mol-1 U =689.1kJ·mol-1
则:
三、影响晶格能的因素
1. 离子的电荷
Z↑, U↑
U(NaCl) <U(MgO)
2. 离子半径
R↑, U↓
U(MgO) >U(CaO)
离子电荷数大, 离子半径小的离子晶体 晶格能大表现为熔点高、硬度大等性能。
§7-2 共价键
2s
sp3
Hybrid orbital
HOH 10430'
Valence bond pictures of H2O
Formation of the covalent bonds in H2O
NH3中N 原子采取 sp3 不等性杂化
Configuration of N in ground state
例如: H
Cl H O H
NN
● 具有方向性 最大重叠原理:形成共价键时,原子间总是沿原子轨道最大
重叠的方向成键。(每种元素的原子能提供用于形成共价键 的轨道是具有一定的方向)
- ++ x
-+
+
x
●形成的共价键的键型包括:σ 键,π 键. ◆σ键:重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆形,
表明电子云密度绕键轴(原子核之间的连线)对称. 形象的 称为“头碰头”.
(2)杂化后轨道的成键能力大于未杂化的轨道。
(3)参加杂化的原子轨道数目等于形成的杂化轨道 数目。
(4)不同原子轨道参与杂化,形成的杂化轨道的空间 取向不同。
7.3.2 杂化轨道形式
● sp3杂化
2p 2s
2s 激发
C原子基态构型
2p sp3
杂化 四条 sp3 杂化轨道
Hybrid orbital
2
1 2 Br2 (g)
键能△ rHm,4
K(g)
Br (g)
△ rHm,5
电子亲和能
△ rHm,2
电离能
KBr(s)
U △ rHm,6
Br (g) +
K+ (g)
△ rHm = △ rHm,1 + △ rHm,2 +△ rHm,3 +△ rHm,4 +△ rHm,5 + △ rHm,6
△ rHm,1=89.2kJ·mol-1 △ rHm,2 =418.8kJ·mol-1 △ rHm,3 =15.5kJ·mol-1 △ rHm,4 =96.5kJ·mol-1 △ rHm,5 =-324.7kJ·mol-1 △ fHm =295.3kJ·mol-1
r r r r r r F
O 2
N 3 Cl
S 2
P 3
(3) 同一元素 阴离子 半径 ﹥原子半径
阳离子 半径 ﹤原子半径
rS 2 rS rAl3 rAl
(4)同一元素形成不同电荷正离子时,
离子的 电荷越高,离子的 半径越小。
r r r r r r Fe3
Fe2 Sn2
Sn4 Ti 3
VP = (7+3)/2 = 5对
(2) Cl的 价层 电子对数 5对,电子对的空间构型 三角双锥。
(3) 排布 配位原子画出 可能的 结构图:
F
..
.. ..
..
F
F Cl
F ClF Clຫໍສະໝຸດ ..(a)F
F
F (b)
F
.. (c)
(4)据 孤电子对、成键电子对排斥作用最小的确定 分子的
稳定的几何构型:
变了 ●原CH杂子4化只后能轨形道成伸两展个方共向价,单形键状CH和2能。量实发际生情改况变是形成稳定的 总之,杂化后的轨道
●轨道成分变了
●轨道的能量变了
变的结果是更有利于成键!
●轨道的形状变了
杂化轨道特点:
(1)只有能量相近的轨道才能相互杂化,常见的有ns np, ns np nd和(n-1)d ns np杂化。
提供电子对形成的, 称之为配π键
配位键 在化合物 中普遍存在.
7-3 杂化轨道理论
7.3.1 杂化轨道(hybrid orbital )
●V解B成释T(键了比1时共较)能价简基级键明本相的地要近方讨点的向论价性了电和共子饱价轨和键道性的相.形但混成在杂过讨,程论形和多成本原新质子的,分价并子电成形子功成轨地道 时—,—尤杂其化在轨解道释分子的空间构型时,遇到了一些困难。如: ●C 杂价化电前子后层轨结道构数2s目22p不x1变2py1只有两个未成对的2p电子,与H
2p
2p
sp
hybridization two sp hybrid orbital
Hybrid orbital
在各种杂化轨道中,还存在着“不等性杂化”,即杂化后的轨道 中填充的有中心原子的孤电子对。
H2O中O原子采取 sp3 不等性杂化
2p
sp3 杂化
Configuration of O in ground state
化学键理论可以解释: ● 分子的形成与稳定性 ● 共价键的本质及饱和性 ● 分子的几何构型和共价键的方向性 ● 化学键与分子的物化性质间的关系
§7-1 离子键
1-1 离子键理论的基本要点
(1)活泼金属与活泼非金属原子在一定条件下接近时,活 泼金属失电子形成正离子,活泼非金属原子得电子形成负 离子。 (2)正负离子互相吸引靠近时,离子核外层电子产生排斥 力,吸引力与排斥力相等时便形成稳定的结合体。 (3)靠正负离子静电吸引而形成的化学键为离子键;具有 离子键的物质称为离子化合物。
● sp2杂化
2p
2s
2s
excited
2s2p轨道
Configuration of B in ground state
2p sp2
hybridization
three sp2 hybrid orbital
Hybrid orbital
● sp杂化
2p
2s
2s
excited
Configuration of Be in ground state
第 七 章 分子结构
Chapter 7 Molecular Structure
不同的外在性质反应了不同的内部结构
各自内部的结合力不同
最广泛的化学键定义:如果两个原子(或原子团)之间 的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独 立分子物种的聚集体,它们之间就存在化学键.简单地 说,化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力.
电负性相差很大的两元素 方能形成离子键,
χA- χB ﹥1.70时, 形成的化学键.
1-2 离子键阴的阳特离点子是带电的圆球,任何方 1.离子键向的性本均质发是生静静电作电用作力用;.如:Na+周围 等同地排列着6个Cl-,同理,Cs+ 2.离子键周无围方等向同性地; 排列着8个Cl-. 3.离子键无饱和性; 4.键的离子性与元素的电负性有关; 5.离子键存在于离子晶体中, 是极性最强的
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杂化轨道理论小结
轨道数目 2
3
4
5
6
空间构型
线形
sp 杂化轨道形状
三角形 四面体
sp2
sp3
三角双锥
八面体
dsp3
d2sp3
7-4 价层电子对互斥理论
1940年由Sidgwich N. 和 Powell H. 提出的理论. 它在预言多原子分子形状 时取得的成功,但理论本身却不过是 Lewis 思路的简单延伸.
6 八面体
(2)分子形状的确定方法
● 首先先确定中心原子A的价层电子对数VP
VP
=
1/2[A的价电子数+X提供的价电子数
±离子电荷数(
负 正
)]
原则: A的价电子数 = 主族序数
配体X: H和卤素每个原子各提供一个价电子, 氧与硫不提 供价电子
例: VP( SO42-)= (6+4×0+2)/2=4
2
AX2
分子构型
3 AX3
:AX2
V型
价层电子数 电子对构型 分子类型 分子构型
s-s
s-p
p-p
◆ π键:重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称. 形象的称为
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