无机化学分子结构

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1、第九章分子结构§9.2价键理论§9.6键参数§9.5分子轨道理论§9.4价层电子对互斥理论§9.1Lewis理论§9.3杂化轨道理论化学键：分子或晶体中相邻原子(或离子)之间强烈的吸引作用。共价键理论：Lewis理论(1916年)价键理论(1927年,1930年)杂化轨道理论(1931年)价层电子对互斥理论(1940年)分子轨道理论(20世纪20年代末)化学键种类：共价键、离子键、金属键。§9.1Lewis理论电子配对理论——共用电子对成键。违背八隅体规则的例子：BF3,PCl5,SF6等。•Lewis结构式•八隅体规则

2、H—HCl:Cl:Cl::Cl::CO=C=ONN::9.2.1共价键的形成和本质§9.2价键理论9.2.3共价键的键型9.2.2价键理论的基本要点与共价键的特点1927年，Heitler和London用量子力学处理H2分子的形成过程，得到E—R关系曲线。9.2.1共价键的形成和本质理论计算推斥态基态实验测得E(kJ/mol)74.3r(pm)•价键理论继承了Lewis共用电子对的概念。•以量子力学为基础。•揭示了共价键的本质——原子轨道重叠，原子核间电子概率密度大吸引原子核而成键。1.基本要点：未成对价电子自旋方式

3、相反；原子轨道最大程度重叠（对称性一致）。2.特点：方向性饱和性9.2.2价键理论的基本要点与共价键的特点1.σ键：原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。9.2.3共价键的键型例：Cl2Cl:3s23p52.π键：两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠(肩并肩)。例：N2N:2s22p3结论：◆σ键比π键稳定π键的电子云并不能达到最大的重叠，且π电子云暴露在分子平面的上方和下方，容易受外界的影响◆双键中有其中一个是σ键，另一个是π键；三键中一个是σ键，两个是π键；单键则都是σ键。共价键中共用的两个电子通常由

4、两个原子分别提供，但也可以由一个原子单独提供一对电子，由两个原子共用。凡共用的一对电子由一个原子单独提供的共价键叫做配位共价键，简称为配位键（coordinationbond）。以“→”表示，方向是从提供电子对的原子指向接受电子对的原子。3.配位键配位键形成条件（1）成键原子一方有孤对电子（2）另一方有空轨道。OC2s2pCOσππ例：CO的形成HOOHOOS很多无机化合物的分子或离子都有配位键。价键理论比较简明地阐明了共价键的形成过程和本质，并成功地解释了共价键的方向性和饱和性等特点，但在解释分子的空间构型方向却遇到了

5、一些困难。LinusPauling(1901-1994)9.2价键理论实验测定结果表明:CH4分子是正四面体构型，C位于四面体的中心，4个H原子占据四面体的4个顶点。分子中形成了4个稳定的C-H键，键角∠HCH=109028’，4个键的强度相同，键能均为411kJ·mol-1。但是根据价键理论，由于C原子的电子层结构为：1s22s22px12py1，只有2个未成对电子，所以它只能与2个H原子形成2个共价键。如果考虑将C原子的1个2s电子激发到2pz轨道上去，则有4个成单电子（1个2s电子和3个2p电子），它可与4个H原子

6、的1s电子配对形成4个C-H键。但由于C原子的2s电子和2p电子的能量是不同的，且3个p轨道是相互垂直的，那么这4个C-H键应当不是等同的，这与实验事实不符，这是价键理论解释不了的。为了解释多原子分子的空间结构，Pauling于1931年在价键理论的基础上提出了杂化轨道理论。9.2价键理论9.3.1杂化轨道的概念9.3.2杂化轨道的类型§9.3杂化轨道理论9.3.1杂化轨道1.杂化与杂化轨道杂化：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程。所形成的新轨道——杂化

7、轨道杂化轨道与其他原子的原子轨道重叠形成化学键。CH4分子形成的大致过程如下：激发杂化2s2p基态C：2s2p激发态sp3杂化态在形成CH4分子时，由于C原子的1个2s电子可被激发到2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道杂化形成4个能量相等的sp3杂化轨道。4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠成键，形成CH4分子。所以4个C-H键是等同的。杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。注意：原子轨道的杂化，●只有在形成分子的过程中才能发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的；●只有能量相近的

8、原子轨道才能发生杂化。2.杂化轨道的类型s-p型杂化：sp、sp２、sp３s-p-d型杂化：dsp2、d2sp3、sp3d2●杂化前后轨道数目守恒，即参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。●杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。杂化轨道呈对称性分布,以使成键电子之间的排斥力最小。sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3