第七章分子机构与晶体结构

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1、第七章分子结构与晶体结构内容1．化学键；2.离子键和离子化合物；3.共价键和共价化合物（3.1价键理论；3.2杂化轨道理论；3.3*价层电子对互斥理论；3.4*分子的对称性与群；3.5分子轨道理论；3.6*配合物的化学键理论）；4.分子间力；5.晶体结构。（*学30学时的专业不做要求）知识点与考核点1.化学键概念分子或晶体中直接相邻的原子或粒子间强烈的相互作用力。（可以达到几十～几百kJ·mol–1）。2.离子键正、负离子之间由静电引力形成的化学键，其本质是静电吸引。电负性之差较大（ⅠA,ⅡA～ⅥＡ,ⅦＡ）的元素之间易形成离子键。静电作用力很强,所以离子键很牢，离子化合物的熔、沸点较高。3.离

2、子键的特点没有方向性、饱和性，所以离子晶体的配位数较高。4.共价键电负性相等或之差较小的非金属元素的原子之间靠共用电子对结合所形成的化学键，其本质是原子轨道重叠。5．共价键的特点具有饱和性（含未成对、互“反旋”电子的两个原子接近时可形成共价键，之后不再与第三个电子配对）和方向性（为形成稳定的化学键，原子轨道需最大重叠）。6．共价键的类型①键（原子轨道以“头”碰“头”，沿原子核之间的连线重叠形成的共价键）。键示意如图7–1所示。②键（原子轨道以“肩”并“肩”的形式重叠形成的共价键）。键示意如图7–2所示。图7–1键示意图图7–2键示意图7．键能298K、标准态下，拆开1mol气态共价分子（AB）

3、生成A和B气态原子所需的能量。8．键长分子中成键的两个原子核之间的平衡距离。9．键角10分子中相邻两键的夹角。10．杂化轨道在形成分子的过程中，同一原子中能量相近的不同类型原子轨道重新组合，形成的同等数目的成键能力更强的新的原子轨道。杂化轨道理论很好地解释了成键数目，键的性质和分子几何和构型等某些价键理论解释不了的问题（如CH4空间构型和键角等问题）。11*．价层电子对互斥理论（1）基本要点：在多原子的共价分子中，中心原子周围的原子或原子团的相对位置主要取决于中心原子的价电子层中电子对的互相排斥，使其尽量远离，使斥力最小、分子最稳定。（2）价层电子对数的计算①分子中只有单键时，中心原子的价层电

4、子对数等于与中心原子成键的配体数；②分子中存在重键时，把重键当作单键，仍按与中心原子成键的配体数来计算；③当分子中有孤对电子时，价层电子数等于与中心原子成键的配体数加孤对电子数；④在计算复杂离子的中心原子价层电子数目时还要考虑离子的电荷。（3）分子几何形状的确定当配位原子和孤对电子有几种排布方式时，要选择最稳定的一种结构。如书上ClF3分子的几何构型。12*.分子对称性与群（1）群的定义。群是满足一定条件的非空集合（最少有一个元素的集合）。该集合中应定义有被称之为广义的乘法代数运算（即表明集合中元素相互关系的运算规则），而且要满足封闭性、结合律、存在单位元素和逆元素在其中等条件。如果群元素是对

5、称操作，乘法代数运算是连续进行的对称操作，这种群称为对称操作群。在化学和物理中主要讨论的是这种群。对称操作群又可分为点群（只有点操作的群）和空间群（包含空间操作）。因为我们讨论的是有限图形（分子或晶体的宏观对称性），因此只讨论点群。（2）对称操作与对称元素。对称操作群中的群元素是对称操作，它是在保持物体内任意两点距离不变能使物体复原的操作。它又分为点对称操作（至少保持一点不动的操作）和空间对称操作（所有点都动的操作，只存在于无限图形中，如晶体点阵）。对称元素是指对称操作得以进行的点、线和面等。对称元素点称为对称中心、线称为对称轴（或旋转轴）、面称为镜面（或对称面）。对称面又分为（过轴的镜面）和

6、（垂直轴的镜面）。点对称操作的基本类型有：旋转（绕一轴旋转可使物体复原的操作）、反映（对一平面“照镜子”–反映可使物体复原的操作，分为和两种）和不动E10（称为恒等操作）。由旋转和反映组合可得复合点对称操作（=），称为象转操作，其对称元素为象转轴（其实它是非真轴，包括一个轴和一个镜面）；而==I，称为反演操作（是一种特殊的象转操作），其对称元素称为对称中心i（一个点），书上举的交叉式乙烷就有对称中心（处于两个碳原子连线的中心）。点对称操作只有上述5种类型，由其构成点对称操作群。（3）分子所属对称操作群的分类。按轴来分类，可分为单轴群（又分为、、和群）；双面群（不仅有一个高次轴–主轴，还有垂直于

7、主轴的二重轴，可分为、、群）；立方体群（正四面体群、、群，正八面体群、）（4）晶体的32个宏观点群晶体受点阵结构的限制，只能有1，2，3，4，6重轴和相应的象转轴，因此宏观晶体只能有如下32个点群：,,,,；,,,；,,,；,；；；；。（5）分子所属对称操作群的确定。只要求对属于、、、、、、和群的较简单分子的判断。一般可采用以下步骤：先看是否属于特殊构型（直线、正四面体或正八面体型），如是直线型不