第5章 多原子分子的结构

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1、第五章12211CH4C:1s2s2p2pxy1H:1s22211H2OO:1s2s2p2p2pzyy1H:1s2多原子分子的结构杂化轨道理论定域分子轨道与离域分子轨道价层电子对互斥理论分子键参数与几何结构缺电子分子的结构3一、杂化轨道理论1.杂化：所谓“杂化”就是单中心原子中能级相同或相近的几个原子轨道的线性组合。nkkCiii1杂化前后轨道的数目是守恒的；杂化与LCAO-MO的不同，杂化轨道仍是原子轨道；杂化后原子轨道的能级差变小，轨道在空间的分布方向发生变化；杂化轨道一般都和其它原子形成较强的键或者是形成新的孤对电子。2323sp,sp

2、,sp,dsp,dsp,42.杂化的原则(1)杂化轨道具有归一性组合系数平方的加和为1，即d1kknnnCCkiikjjdCkiCdkjij1ij11i,j1n2Cki1i1归一化的杂化轨道为1-ksp杂化轨道一般都会参与成键或形成孤对电子5原子轨道的成键能力：成键能力f的量度对s来说，(2l+1)=1，f11s对p来说，(2l+1)=3，f3p杂化轨道(spn杂化)的成键能力也是s轨道和p轨道成键能力的线性组合，即fff1-31-ksp为杂化轨道中s轨道的成分1-为杂

3、化轨道中s轨道的成分spspsp2sp3系1112131,00,1,,,数223344f11.7321.9331.9912杂化轨道比未杂化的原轨道具有更大的成键能力f6sp2杂化7(2)单位轨道贡献n2222对于任一原子轨道i，cccki12iicni1k1CCC111s12p1xy3pCCC221s22p2xy3pCCC331s32p3xy3p222平方加和为1CCC1112131等性杂化22221CCCCki12iininCH，sp34非等性杂

4、化2221CCC12iini8nNH,sp3HO,sp332(3)杂化轨道之间满足正交性d0kkijs-p杂化轨道之间的键角1-ijiisipcos11ij1-jjsjp等性杂化cos1-1ksp9sp,sp2,sp3等性杂化cos1cosspcos1180ºsp21120ºcos2sp31109.47ºcos311sp3,sp2,sp1等性杂化123.杂化轨道理论的应用等性sp2杂化一个s原子轨道和两个p原子轨道(p和p)xy(

5、1)确定杂化轨道的角度1cos,12012(2)确定杂化轨道的系数CCCkk111skpkxpy三个杂化轨道CCC111s12p1xy3pCCC221s22p2xy3pCCC13331s32p3xy3p(a)等性杂化21s轨道的贡献：Cis321211CCC2112133313(b)p轨道的贡献取杂化轨道1的伸展方向为p的方向一致。x2C0132212CCC11112312121spx1433121spx331CC2s22pxy23

6、p31CC3s32pxy33p32对于p的系数，CCx22321222CCC11222321CC3p2232x615(对p原子轨道)y1CC233321221spx3311112sppxy3623111py3sppxy362161718dsp2杂化yyyxdsp2xxspx3yy21xxpydx2-y24dsp2191111spdx22222x-y1112spdx22222x-y1113spdy22222x-y111

7、4spdy22222x-y204.不等性杂化不等性意味着某类轨道在杂化轨道中的贡献不一样。HO：sp3杂化，2个键，2个孤对电子2NH3215.不同价态原子采用的杂化轨道原子在不同的分子中会采用不同类型的杂化形式1.Ag+Ag(NH)+322.BBFsp2杂化HNBFsp3杂化3333.AlAlClsp3杂化264.CCH4CH2=CH25.NNH+NH34苯胺6.O、SH2OSO2SO3SF67.PCl3PCl5BrF5IF7226.杂化方式影响分子性质键长化合物C-C键长(nm)杂化CH-CH0.154sp3-sp333CH=CH-CH=CH0.14

8、8sp2-sp222CH