西北大学 无机化学与化学分析 chapter 2

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1、西北大学精品课程·重点课程·学科核心课程----无机化学与化学分析第2章化学键与分子结构Chapter2ChemicalBondandMolecularStructure教学要求1．认识化学键的本质；2．掌握离子键的形成及其特点；3．掌握离子的特征，离子极化概念；4．掌握价键理论的内容；会用价键理论解释共价键的特征，会用价电子对互斥理论和杂化轨道理论解释简单的分子结构；5．初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分子轨道特点；6．理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论解释固体分类；7．初步了解晶体与非晶体的区别和晶体的内部结构；8．认识分子间作用力和氢键的本质，

2、会用其解释对物质性质的影响。课时分配（8学时）1．化学键的定义；2．离子键理论；3．电子对键与路易斯结构式；共2学时4．价层电子对互斥理论；5．价键理论；6．杂化轨道理论；共4学时7．化学轨道理论；8．金属键理论；9．分子间力、氢键；共2学时前言1．从结构观点看，除稀有气体外，其它原子都是不稳定结构，因此不可能以孤立的原子存在，而是以可以独立存在的分子形式存在，分子由原子组成，是参与反应的基本单元，可以是一个原子组成（raregas金属蒸气），可是以千千万万（为金刚石等）。物质的性质取决于分子性质。2．取决于分子的内部结构——了解物质的性质和化学反应规律，分子结构

3、包含的内容：-1(1)分子中原子间的强相互作用力（>40kJ·mol），即化学键（可由IR，UV等实验判断，也可进行量子力学计算）；分子水平研究(2)分子或晶体的空间构型（即几何形状），可由四圆衍射测定或理论推测；(3)分子间力；1西北大学精品课程·重点课程·学科核心课程----无机化学与化学分析(4)分子的结构与物性间的关系；3．化学键的本质是什么？为什么总是按一定的比例化合？1916年Kossel——稀有气体的稳定结构提出离子键理论（简单明了，但不能说明H2、O2、N2等相同原子组成的双原子分子）1916年Lewis——共享电子对——共价键理论（根据电磁知识，

4、很难解释为什么能共享电子对就能结合成稳定的分子）1927年——Heitler和London把量子力学应用到H2分子的形成上。现代的物理研究成就提供了研究基础：四圆衍射磁性，核磁共振等。解释了：a.分子的稳定性和共价键的本质问题；b.共价键的饱和性；c.分子的几何构型和共价键的方向性；d.化学键和分子的物化性质的关系。4．化学键（现在已明确知道的化学键的类型）5．分子间力和氢键：这些概念都在深入——超分子化学随着化学进入一个复杂体系尤其是生命体系后，化学就不仅仅涉及我们研究对象分子的成键和断键，也即不仅是离子键和共价键那样的强作用力，而且必须考虑这一复杂体系中分子的

5、弱相互作用力，如范德华力、库伦力、π-π堆集和氢键等等。虽然它们的作用力较弱，如其中较强的氢键键能一般仅为普通C—H共价键键能的四分之一不到，但由此都组装了分子聚集体、分子互补体系或通称的超分子体系。此种体系具有全新的性质或可使通常无法进行的反应得以进行。在生物体中最著名的DNA的双螺旋结构就是由源自氢键的碱基配对而形成的。高效的酶催化反应和信息的传递也是通过分子聚集体进行的。这样一个分子间互补、组装的过程也就是通称的分子识别的过程。DNA的碱基主要有四种：腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶。生物体的遗传信息的密码的形式编码在DNA上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并

6、通过DNA的复制由亲代传递给子代。由于生命活动是通过蛋白质来表现，所以生物的遗传特征实际上是通过DNA→RNA→蛋白质过程传统的。转录(酶)→转录DMARNA→蛋白质←反转录(酶)复制（酶）复制（酶）DNA分子双螺旋结构模型（a）及其图解（b）酶催化作用的锁-钥理论Lockandkeymodelofenzymeaction。2西北大学精品课程·重点课程·学科核心课程----无机化学与化学分析这是一个过于简单化的比喻，但它说明了一个重要的问题，通过减少开始这项工作所需要的能量，酶使得这项困难的工作变容易了。就像钥匙只能适合于特殊钥匙孔的形状一

7、样，酶在活性部位具有只允许对某些分子起作用的特殊的结构。2.1化学键的定义不同的外在性质反应了不同的内部结构各自内部的结合力不同如果两个原子（或原子团）之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体，它们之间就存在化学键.简单地说，化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力.2.2离子键理论及离子极化2.2.1离子键的形成1916年德国化学家Kossel根据稀有气体原子具有稳定结构的事实提出的。从能量讲，一定有吸收或放出，新体系的能量一般也最低，。形成的条件：--ne1+26nNa(3s)—————→nNa(2s2p)大小电子转移形成正离子静

8、引力XA—