分子结构和分子间力

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1、第二章分子结构和分子间力§2.1价键理论§2.4分子轨道理论§2.2杂化轨道理论§2.5分子间作用力§2.3价层电子对互斥理论2.1.1共价键的本质与特点§2.1价键理论2.1.2共价键的键型2.1.3键参数离子键理论2.1.1共价键的本质与特点化学键：分子或晶体中相邻原子(或离子)之间强烈的吸引作用。化学键理论：金属键理论共价键理论1.量子力学处理H2分子的结果两个氢原子电子自旋方式相反，靠近、重叠，核间形成一个电子概率密度较大的区域。系统能量降低，形成氢分子。核间距R0为74pm。共价键的本

2、质——原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原子核而成健。2.价键理论基本要点与共价键的特点价键理论基本要点：未成对价电子自旋方式相反；原子轨道最大程度地重叠。共价键的特点：方向性饱和性HClHOHNN1.σ键：原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。2.1.2共价键的类型2.π键：两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠(肩并肩)。3.配位键形成条件：成键原子一方有孤对电子，另一方有空轨道。例：OC§2.1.3键参数4键矩与部分电荷3键角2键长1键能在双原子分子中，于100kPa下将气

3、态分子断裂成气态原子所需要的能量。D(H—Cl)=432kJ·mol-1,D(Cl—Cl)=243kJ·mol-1在多原子分子中，断裂气态分子中的某一个键，形成两个“碎片”时所需要的能量叫做此键的解离能。1键能键解离能（D）H2O(g)=2H(g)+O(g)原子化能Eatm：气态的多原子分子的键全部断裂形成各组成元素的气态原子时所需要的能量。例如：键能、键解离能与原子化能的关系：双原子分子：键能=键解离能E(H－Ｈ)=D(H－Ｈ)多原子分子：原子化能=全部键能之和Ｅatm(H2O)=2Ｅ(O－H

4、)键焓与键能近似相等，实验测定中，常常得到的是键焓数据。键能与标准摩尔反应焓变4H(g)+2O(g)2H2(g)+O2(g)2H2O(g)4E(O—H)E(OO)............分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例如，H2分子，l=74pm。－－－－－－－－2键长由表数据可见，H－F，H－Cl，H－Br，H－I键长依次递增，而键能依次递减；单键、双键及叁键的键长依次缩短，键能依次增大，但与单键并非两倍、叁倍的关系。键角和键长是反映分子空间构型的重要参数，它们均可通过实验测知。3键角N:

5、FFFC=CHHHHN:HHHP:HHHH键矩是表示键的极性的物理量记作μ。μ=q·l式中q为电量，l为核间距。μ为矢量，例如，实验测得H－Cl4键矩与部分电荷键参数小结：键的极性——键矩(μ)键的强度键级(B·O)键能(E)分子的空间构型键角()键长(l)基本要点：成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道——杂化轨道。杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。2.2杂化轨道CH4的空间构型为正四面体C：2s22p21.sp3杂化sp3四个sp3杂化轨道B：2s22p

6、12.sp2杂化BF3的空间构型为平面三角形sp2sp2杂化三个sp2杂化轨道Be：2s23.sp杂化BH2的空间构型为直线形HHBespsp杂化Be采用sp杂化生成BeH2两个sp杂化轨道4.不等性sp3杂化sp3d杂化sp3d2杂化小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型中心原子Be(ⅡA)B(ⅢA)C,Si(ⅣA)N,P(ⅤA)O,S(ⅥA)Hg(ⅡB)直线形三角形四面体三角锥V型杂化轨道类型spsp2sp2不等性sp3s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p参加杂化的轨道2443杂化轨道数

7、成键轨道夹角分子空间构型实例思考题：解释CH4，C2H2，CO2的分子构型。已知：C2H2，CO2均为直线型；的构型为：C=CHHHH中心原子的价层电子对数的计算方法可用公式：（V/2－３ｎ）计算式中：V为中心原子与配位原子价电子数之和（若有电荷，必须计入）n为分子中非氢配位原子之和2.3价电子对互斥理论ABx分子的空间构型决定于中心原子的价层电子对数：2对3对4对5对6对孤对电子对分子空间构型的影响A、孤对电子对：原子中未参与共价键的价电子对B、孤对电子对的计算：按下式：Lp=Vp–N式中：L

8、p孤对电子对数；Vp价电子对数；N配位原子数孤对电子对分子空间构型的影响AB3EAB2E2AB4孤对电子对分子空间构型的影响AB4EAB3E2AB2E3AB5孤对电子对分子空间构型的影响AB6AB5EAB4E22.4.1分子轨道§2.4分子轨道理论*2.4.4关于原子轨道和分子轨道的对称性2.4.3异核双原子分子2.4.2同核双原子分子分子轨道：是以多个原子核为中心构成的多中心轨道，分子轨道波函数也是Schrodinger方程的解。可以采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函数。例如：A+B