第二章 分子结构和分子间力、氢键.ppt

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1、第七章分子结构7-1价键理论7-2杂化轨道理论7-3分子轨道理论7-4分子间力和氢键7-1价键理论7.1.1共价键的本质1.量子力学处理氢分子的结果图12.价键理论基本要点（1）当自旋方向相反的未成对电子互相配对可以形成共价键。图2（2）在形成共价键时原子轨道总是尽可能地达到最大限度的重叠使系统能量最低。7.1.2共价键的特征1.共价键的饱和性2.共价键的方向性图3、图47.1.3共价键的类型1.键两原子轨道沿键轴方向进行同号重叠，所形成的键叫键。2.键两原子轨道沿键轴方向在键轴两侧平行同号重叠

2、，所形成的键叫键。图5、表1一般单键是一个键；双键是一个键、一个键；叁键是一个键、两个键。7.1.4键参数1.键能E在298.15K和100kPa下，断裂1mol键所需要的能量称为键能（E），单位为kJ•mol-1。对于双原子分子而言，将1mol理想气态分子离解为理想气态原子所需要的能量称离解能（D），离解能就是键能。例如：H2（g）→2H（g）DH-H=EH-H=436.00kJ•mol-1N2（g）→2N（g）DNN=ENN=941.69kJ•mol-1对于多原子分子，要断裂其中的

3、键成为单个原子，需要多次离解，通常共价键的键能指的是平均键能，一般键能愈大，分子也就愈稳定。CH4(g)→CH3(g)+H(g)D1=435.34kJ•mol-1CH3(g)→CH2(g)+H(g)D2=460.46kJ•mol-1CH2(g)→CH(g)+H(g)D3=426.97kJ•mol-1+CH(g)→C(g)+H(g)D4=339.07kJ•mol-1CH4(g)→C(g)+4H(g)D总=1661.84kJ•mol-1EC-H=D总4=1661.844=415.46kJ•mol-12

4、.键长L分子中两原子核间的平衡距离称为键长。表23.键角分子中键与键之间的夹角称为键角。表32-2杂化轨道理论7.2.1杂化轨道概念及其理论要点不同类型、能量相近的原子轨道经重新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道，该过程称为原子轨道的“杂化”，简称杂化轨道。图6杂化轨道理论的基本要点：（1）同1个原子中能量相近的原子轨道之间可以通过叠加混杂，形成成键能力更强的新轨道，即杂化轨道；（2）原子轨道杂化时，一般使成对电子激发到空轨道而成单个电子，其所需的能量完全由成键释放出的能量予

5、以补偿；（3）一定数目的原子轨道杂化后可得数目相同、能量相等的各杂化轨道。7.2.2s和p原子轨道杂化1.sp杂化轨道图Be原子轨道2.sp2杂化轨道图B原子轨道3.sp3杂化轨道图C原子轨道、图77.2.3等性杂化和不等性杂化轨道1.NH3分子结构2.H2O分子结构图8、图92-3分子轨道理论7.3.1分子轨道的形成及基本要点n个原子轨道线形组合后可得到n个分子轨道。其中包括相同数目的成键分子轨道和反键分子轨道，或一定数目的非键分子轨道。分子轨道中电子填充顺序所遵循的规则与原子轨道填充电子顺序相

6、同。原子轨道有效地组成分子轨道必须符合能量近似、轨道最大重叠及对称性匹配这三个成键原则。图10、图117.3.2分子轨道的能级顺序表4、图12••••7.3.3分子轨道理论的应用1.双原子分子的结构（1）同核双原子分子的结构F2[(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2p)2(2p)4(2p*)4]KK内层抵消成键抵消F2分子的结构为FF。N2[KK(2s)2(2s*)2(2p)4(2p)2]N2分子的结构式可表示为N——N。（2）异核双原子分子的结构a.HF分子的结

7、构HF[(1snb)2(2snb)2(s)2(ynb)2(znb)2]非键成键非键HF分子结构为HF。••••••••b.CO分子的结构CO[KK(s)2(s*)2(y)2(z)2(p)2]抵消成键:CO:2.多原子分子的结构34键CO2[KK(sanb)2(sbnb)2(s)2(p)2(y)2(z)2(ynb)2(znb)2]成键34键:OCO:3.分子的性质（1）分子的磁性三电子键O2[KK(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz

8、)2(2py*)1(2pz*)1]三电子键•••••••••O2分子的结构式为：O——O。表示三电子键（(2p)2(2p*)1）。O2分子具有顺磁性的电子结构。（2）分子的电离能N2分子第一步电离时失去最高成键MO的电子，而O2分子第一步电离时失去的是反键MO的电子，所以N2分子的电离能比O2分子的电离能大。（3）分子的稳定性键级=1/2（成键轨道上电子数-反键轨道上电子数）=1/2（净成键电子数）例1计算O2分子和O2+离子的键级解：O2分