20160203徐鑫教授结构化学 (1)

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1、结构化学提纲中国科学技术大学徐鑫（xuxin@ustc.edu.cn）第一章化学键理论一、Lewis经典价键理论：1、基本思想：原子间通过共享电子对相互结合而形成化学键2、路易斯结构式的书写步骤：正确的原子链接-成键数-共振式3、Lewis结构式稳定性的判据形式电荷：共用电子平均分配后原子所带上的电荷数4、应用：判断路易斯结构式的稳定性，估计键级、键长、键能5、扩展路易斯理论：奇电子、自由基、富电子化合物二、价层电子对互斥理论：1、基本要点：在共价分子或共价型离子中，中心原子周围的价层电子对所占空间尽可能采用使之本身受到的静电排

2、斥最小的理想的几何构型。2、判断分子几何构型的步骤：确定中心原子的价电子对数目-确定价电子几何构型-孤对电子的位置三、价键理论：基本要点、特点1、基本要点：电子自旋反平行配对，成键轨道对称性要一致，轨道能量要相近，轨道有最大重叠。2、共价键的特点：饱和性，方向性四、杂化轨道理论：杂化过程、杂化轨道构型、判断步骤1、杂化过程：原子在形成分子过程中，由于原子间相互作用的影响，为了使形成的化学键强度更大，更有利于体系能量的降低，趋向于将同一原子中能量相近的各个原子轨道重新线性组合成为一组成键能力更强的新的原子轨道，这种重新组合的过程称为杂

3、化，所形成的新的原子轨道称为杂化轨道。2、杂化轨道构型：满足化学键间最小排斥原理。3、桥键：通过一个原子（或基团）作桥，把两个原子连结到一起。4、配位化合物价键理论。五、分子轨道理论（***）六、离域π键1、定义：在多原子分子中如有相互平行的p轨道，它们连贯重叠在一起构成一个整体，p电子在多个原子间运动形成π型化学键，这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键，或大π键。2、形成离域π键的条件:互相平行的P轨道，电子的数目小于P轨道数目的两倍。3、对物质性质的影响：稳定性、酸碱性、颜色、电性能。七、氢键1、氢键是指分子中与高电负性原

4、子X以共价键相连的H原子，和另一个分子中的高电负性原子Y之间所形成的一种弱的相互作用，称为氢键(X—H……Y)2、氢键的本质—广义氢键第二章晶体结构一、基本概念晶体：由原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列构成的固体物质。1结构基元：晶体中作周期性规律重复排列的那一部分内容结点：将晶体中按周期重复的那一部分微粒抽象成几何质点，并称为结点点阵：一组无限的点，连接其中任意两点的向量进行平移而能复原，即当向量的一端落在任意一点阵点上时，另一端也必落在点阵点上。晶胞：在晶格中，含有晶体结构，具有代表性的最小单元，称为单元晶胞，简称晶胞*对

5、称性与分子结构二、金属晶体和密堆积：金属键理论，原子化能各种基本堆积方式的空隙形状、位置、比例配位数、空间利用率、六方密堆积、立方密堆积三、离子晶体：离子键理论，晶格能正负离子半径比与配位数的关系、典型的离子晶体结构：NaCl、CsCl、ZnS、CaF2、金红石、钙钛矿四、原子晶体：金刚石、SiO2五、分子晶体：CO2，H2O六、混合晶体：石墨*参考教材：张祖德《无机化学》中国科学技术大学出版社*部分例题：1、下列各Lewis结构式中，能正确表示出NO3离子的Lewis结构式是OOOONNNNOOOOOOOO(A)(B)(C)(D

6、)+-2、写出线状N5，环状N5的共振结构式。+3、早在上世纪50年代就发现了CH5的存在，人们曾提出该离子结构的多种假设，然而，直至1999年，才在低温下获得该离子的振动-转动光谱，并由此提出该离子的如下结构模型：氢原子围绕着碳原子快速转动；所有C-H键的键长相等。（1）该离子的结构能否用经典的共价键理论说明？简述理由。(2)该离子是（）。A.质子酸B.路易斯酸C.自由基D.亲核试剂4、写出下列结构的中心原子的杂化轨道类型：2FFXeFIFF+[(C6H5)IF5](C6H5)2Xe[I(C6H5)2]5、MgAl2(CH3)8

7、化合物中三个金属离子处在同一直线中，且呈中心对称，画出其空间构型：，Al和Mg的杂化轨道类型分别为②和③。6、Al(BH4)3是一种重要的储氢材料,通过27AlNMR发现Al为6配位,写出Al(BH4)3的分子结构。加热Al(BH4)3，其会形成一个二聚体，分子式为AlH(BH4)2，研究发现，所有B原子不可区分，Al仍为6配位，请写出这个二聚体的结构式。从单体变为二聚体可通过Al(BH4)3和CO反应，请写出反应方程式。7、分别将O2、KO2、BaO2和O2[AsF6]填入与O—O键长相对应的空格中。O—O键长112pm121pm

8、128pm149pm化学式8、（1）化合物A是一种重要化工产品，用于生产染料、光电材料和治疗疣的药物等。A由第一、二周期元素组成，o2−白色晶体，摩尔质量114.06g/mol，熔点293C，酸常数pKa1=1.5，pKa2=3.4；