第七章分子的结构与性质

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1、第七章分子结构与晶体结构［课题1］7.1化学键7.2离子键7.3共价键［教学口的］1.了解化学键的定义和分类，掌握价键理论、杂化轨道理论，其中重点掌握sp?、sp2、sp杂化轨道的组成，空间取向，以及与分子几何构型的相关性；［重难点］价键理论和朵化轨道理论的要点及其应用［课时安排］2课时［教学方法］讲解、讨论［教学过程］［板书］研究的意义［讲述］儿何结构指是分了（或晶体）中的原了（或粒了）在空间的排列方式，即空间构型。电子结构是指分子中的原子（或晶体中的粒子是靠甚麽力结合的（即化学键O1649年初夏的一天，发生在意大利佛罗伦萨科学院的一件疑案——金刚石失踪Z谜。1776

2、年（127年后）著名的科学家拉瓦西破解了这一迷案。1797年，英国化学家特南宣布，金刚石与石墨一样，都是全部由碳原子构成的碳的单质。1955年，一组英国科学家在3000°C和超过109Pa的压力下，在世界上首次将石墨转变成金刚石。［板书］共价键与共价化合物［讲解］要描述分子中电子的运动状态，按理说应当解分子的薛定谭方程。但由于绝大多数分子的膵定碍方程比较复杂，至今尚无精确求解，因此只能作-•些近似的假设來简化计算过程。不同的假设代表了不同的物理模型。一种看法是，形成化学键的电子只处丁与此化学键相连的两个原子间的区域运动。价键理论另一种看法是形成化学键的电子在遍布整个分子

3、的区域内运动。分子轨道理论在研究配合物时述发展了配位场理论等。这三种理论从不同方而反映了化学键的本质。［板书］价键理论［重点讲解］价键理论简称VB理论，又称电子配对法，是海特勒（W.Heitler）和伦敦（F.Lodon）运用量子力学原理处理H2分子结果的推广。1927年徳国化学家海特勒和伦敦近似求解H2的薛定铐方程，成功地得到了出的波函数屮s和屮A，相应的能量Es和Ea，以及能量与核间距R的关系。海特勒和伦敦运用量子力学处理出分子的结果表明，电子自旋相反的氢原子相互靠近时之所以能形成稳定的氢分子，是因为两个原子轨道互相重叠，使两核间电了的密度增大，犹如形成一个电了桥把

4、两个氢原了核牢牢地结合在一起。把计算H2所取得的成就推广到多原子分子，便形成了价键理论，［板书、讲解］价键理论的基本要点（1）含有口旋相反未成对电了的原了相互接近时，可形成稳定的化学键。［讲述］如当两个氮原子互相接近时，它们各有一个未成对的电子，如自旋不同时即可配对成键形成H2（H—H）分子。氮原子冇三个未成对电子，因此可以同另一个氮原子的三个未成对电子配对形成N2（N三N）分了等。［板书］（2）在形成共价键时，一个电子和另一个电子配对后，就不再和第三个电子配对。［讲述］上述网条决定了共价键的饱和性。［板书］（3）原子在形成分子时，原子轨道重叠得越多，则形成的化学键越稳

5、定。［讲述］因此，原子轨道重叠时，在核间距一定的情况下，总是沿着重叠最多的方向进行，因此共价键有方向性。以HC1分了的成键过程为例：氢原子只有一个Is电子，其原子轨道角度分布图是球形的。而氯是17号元素，电子构型为:ls22s22p63s23p5,3p轨道有一个未成对电子（假设处于3小轨道），则成键应是氢原子的Is电子与氯原子的3应电子，其原子轨道的重叠方式有如所示的儿种方式。在两核距离一定的情况下，则有：①当H沿x轴向C1接近时，原子轨道可达最大重叠，生成稳定的分子；②当H沿y轴向C1接近吋，原子轨道重叠最少，因此不能成键；③当H沿着其它方向与C1接近吋，也达不到像沿

6、x方向接近重叠那么多,因此结合不稳定，H将移向x方向。［板书］2.共价键的类型（1）”键（2）兀键（3）配位键［讲述］两个原了轨道沿键轴（成键原了核连线）方向进行同号重叠，所形成的键叫c键两原子轨道沿键轴方向在键轴两侧平行同号重叠，所形成的键叫”键。共价单键一般是b键。在共价双键和巻键中，除了b键外，还有兀键。一般单键是一个b键；双键是一个b键、一•个;r键；畚键是一个b键、两个兀键。（表7.3）给岀了b键和兀键的一些特性。［板书］键参数（1）键能。（2）键长。（3）键角。（4）键矩［讲解板书］1.在298K和lOOkPa条件下，气态分子断开lmol化学键所需最低的能量

7、（这里所说的是共价键的键能，不同类型的化学键有不同的键能。离了键的键能叫品格能，金屈键的键能叫内聚能）。列举了一些常见共价键的键能数据。键能数据不是直接测定的实验值，而是根据大量实验数据综合所得的一种平均近似值。例如，H20屮有两个o—H键，要断开第一个o—H键所需能量为502kJ•mof1,而要断开第二个0—H键只需426kJ-molL表中所列0—H键的键能为465kJ•mol1,这是多利1化合物中的O—H键的断键能量的平均值。一般说来，键能越大表明键越牢固，由该键构成的分子也就越稳定。化学变化的实质是化学键的改组。化学变化的热效应就是