欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:22082018
大小:2.17 MB
页数:23页
时间:2018-10-27
《高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第5讲《分子结构》》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座第5讲分子结构【竞赛要求】路易斯结构式(电子式)。价层电子对互斥模型对简单分子(包括离子)几何构型的预测。杂化轨道理论对简单分子(包括离子)几何构型的解释。共价键。键长、键角、键能。σ键和π键。离域π键。共轭(离域)的一般概念。等电子体的一般概念。分子轨道基本概念。定域键键级。分子轨道理论对氧分子、氮分子、一氧化碳分子、一氧化氮分子的结构和性质的解释。一维箱中粒子能级。超分子基本概念。【知识梳理】一、路易斯理论1、路易斯理论1916年,美国的Lewis提出共价键理论。认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势(八隅律),求得本身的稳定。而达到这种结
2、构,并非通过电子转移形成离子键来完成,而是通过共用电子对来实现。通过共用一对电子,每个H均成为He的电子构型,形成共价键。2、路易斯结构式分子中还存在未用于形成共价键的非键合电子,又称孤对电子。添加了孤对电子的结构式叫路易斯结构式。如:H∶H或H—H∶N≡N∶O=C=O C2H2(H—C≡C—H)有些分子可以写出几个式子(都满足8电子结构),如HOCN,可以写出如下三个式子:哪一个更合理?可根据结构式中各原子的“形式电荷”进行判断:q=nv-nL-nb式中,q为nv为价电子数nL为孤对电子数nb为成键电子数。判断原则:越接近于零,越稳定。-23-所以,稳定性Ⅰ>Ⅱ>ⅢLewis的
3、贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型,解释了△X比较小的元素之间原子的成键事实。但Lewis没有说明这种键的实质,适应性不强。在解释BCl3,PCl5等未达到稀有气体结构的分子时,遇到困难。二、价键理论1927年,Heitler和London用量子力学处理氢气分子H2,解决了两个氢原子之间化学键的本质问题,并将对H2的处理结果推广到其它分子中,形成了以量子力学为基础的价键理论(V.B.法)1、共价键的形成A、B两原子各有一个成单电子,当A、B相互接近时,两电子以自旋相反的方式结成电子对,即两个电子所在的原子轨道能相互重叠,则体系能量降低,形成化学键,亦即一对电子则形成一个共价
4、键。形成的共价键越多,则体系能量越低,形成的分子越稳定。因此,各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键。例如:H2中,可形成一个共价键;HCl分子中,也形成一个共价键。N2分子怎样呢?已知N原子的电子结构为:2s22p3:NN:每个N原子有三个单电子,所以形成N2分子时,N与N原子之间可形成三个共价键。写成::CO:形成CO分子时,与N2相仿,同样用了三对电子,形成三个共价键。不同之处是,其中一对电子在形成共价键时具有特殊性。即C和O各出一个2p轨道重叠,而其中的电子是由O单独提供的。这样的共价键称为共价配位键。于是,CO可表示成:配位键形成条件:一种原子中有孤对电子,而另一原子
5、中有可与孤对电子所在轨道相互重叠的空轨道。在配位化合物中,经常见到配位键。2、共价键的特征——饱和性、方向性饱和性:几个未成对电子(包括原有的和激发而生成的),最多形成几个共价键。例如:O有两个单电子,H有一个单电子,所以结合成水分子,只能形成2个共价键;C最多能与H形成4个共价键。-23-方向性:各原子轨道在空间分布是固定的,为了满足轨道的最大重叠,原子间成共价键时,当然要具有方向性。如:HClCl的3p和H的1s轨道重叠,要沿着z轴重叠,从而保证最大重叠,而且不改变原有的对称性。再如:Cl2分子,也要保持对称性和最大重叠。3、共价键键型成键的两个原子间的连线称为键轴。按成键与
6、键轴之间的关系,共价键的键型主要为两种:(1)键键特点:将成键轨道,沿着键轴旋转任意角度,图形及符号均保持不变。即键轨道对键轴呈圆柱型对称,或键轴是n重轴。(2)键键特点:成键轨道围绕键轴旋转180°时,图形重合,但符号相反。如:两个2p沿z轴方向重叠:YOZ平面是成键轨道的节面,通过键轴。则键的对称性为:通过键轴的节面呈现反对称(图形相同,符号相反)。为“肩并肩”重叠。N2分子中:两个原子沿z轴成键时,p与p“头碰头”形成键,此时,p和p,p和p以“肩并肩”重叠,形成键。1个键,2个键。4、共价键的键参数(1)键能-23-AB(g)=A(g)+B(g)△H=EAB=DAB对于双
7、原子分子,解离能DAB等于键能EAB,但对于多原子分子,则要注意解离能与键能的区别与联系,如NH3:NH3(g)=H(g)+NH2(g)D1=435.1kJ·mol-1NH2(g)=H(g)+NH(g)D2=397.5kJ·mol-1NH(g)=H(g)+N(g)D3=338.9kJ·mol-1三个D值不同,而且:E=(D1+D2+D3)/3=390.5kJ·mol-1。另外,E可以表示键的强度,E越大,则键越强。(2)键长分子中成键两原子之间的距离,叫键长。一般键长越小,键越强
此文档下载收益归作者所有