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1、多原子分子的结构和性质活泼的金属与非金属之间形成离子键,但非活泼的金属与非金属之间、非金属与非金属之间又是如何成键而形成分子的呢?这要用共价键的理论来解释。共价键理论分为价键理论和分子轨道理论,我们重点讲前一种。第一节经典价键理论1.要点:(1)具有成单电子的两原子轨道相互重叠,可以形成共价键。重叠越大,键越稳定(2)共价键具有方向性和饱和性。(原因)(3)根据重叠方式不同,可分为σ键和π键。头碰头式与肩并肩式。π键键能较σ键小。(如N2)原子轨道的重叠3.经典价键理论的应用与局限1)应用:H2、Cl2和HCl的分子的生成2)不足:不能解
2、释大量有机分子如四氯化碳等分子的生成和键角(C为1s22s22p2)。第二节杂化轨道理论1.要点:1)原子在形成分子时,为增强成键能力,不同类型的原子轨道(必要时电子可激发到能量相近轨道)可以重新组合成新轨道,叫杂化轨道。2)杂化轨道数=参与杂化的原子轨道数3)参与杂化的轨道要能级相近4)不同类型的杂化轨道的形状与空间取向不同。5)等性杂化轨道和不等性杂化轨道:在某个原子的几个杂化轨道中,参与杂化的s、p、d等成分相等(每个杂化后的轨道中含有原轨道的比例相等),称为等性杂化轨道;如果不相等,称为不等性杂化轨道。2.杂化轨道类型(1)SP杂
3、化:每个轨道中S与P各占二分之一,头大尾小(s成分大),直线型。如:BeCl2。Be2+(1s22s2)2)SP2杂化每个轨道中S成分为1/3,P为2/3,头变小,尾变大,正三角形。如BF3。3)SP3杂化每个轨道中S成分为1/4,头更变小。为正四面体,如CCl4。3.等性杂化与不等性杂化全部由成单电子的轨道参与的杂化叫等性杂化。有孤对电子的轨道参与的杂化叫不等性杂化。NH3分子的形成,有一个孤对电子参与杂化,键角变小。分子构型:三角锥。H2O分子的形成,有两个孤对电子参与杂化,键角变得更小。分子构型:V型。杂化轨道参加杂化的原子轨道构型
4、对称性实例spsp2sp3dsp2dsp3dsp3d2sp3s,pxs,px,pys,px,py,pzdx2-y2,s,px,pydz2,s,px,py,pzdx2-y2,s,px,py,pzdz2,dx2-y2,s,px,py,pz直线型D∞hCO2,N3-平面三角形D3hBF3,SO3四面体形TdCH4平面四方形D4hNi(CN)42-三方双锥形D3hPF5四方锥形C4vIF5正八面体形OhSF6表1一些常见的杂化轨道例题经典价键理论和杂化轨道理论比较成功地说明了共价键的方向性和解释了一些分子的空间构型。然而却不能预测某分子采取何种类
5、型杂化,分子具体呈现什么形状。例如,H2O、CO2都是AB2型分子,H2O分子的键角为104°45´,而CO2分子是直线形。又如NH3和BF3同为AB3型,前者为三角锥形,后者为平面三角形。为了解决这一问题,1940年英国化学家西奇威克(Sidgwick)和鲍威尔(Powell)提出价层电子对互斥理论(Valence-shellelectrion-pairrepulsion)简称VSEPR理论。后经吉莱斯(Gillespie)和尼霍姆(Nyholm)于1957年发展为较简单的又能比较准确地判断分子几何构型的近代学说。第三节价层电子对互斥理
6、论1、分子的立体构型取决于中心原子的价电子对的数目。价电子对包括成键电子对和孤电子对。2、价电子对之间存在斥力,斥力来源于两个方面,一是各电子对间的静电斥力,二是电子对中自旋方向相同的电子间产生的斥力。为减小价电子对间的排斥力,电子对间应尽量相互远离。若按能量最低原理排布在球面上,其分布方式为:当价电子对数目为2时,呈直线形;价电子对数目为3时,呈平面三角形;价电子对数目为4时,呈四面体形;价电子对数目为5时,呈三角双锥形;价电子对数目为6时,呈八面体形等等。价层电子对互斥理论的要点3、键对由于受两个原子核的吸引,电子云比较集中在键轴的位
7、置,而孤对电子不受这种限制。显得比较肥大。由于孤对电子肥大,对相邻电子对的排斥作用较大。不同价电子对间的排斥作用顺序为:孤对-孤对>孤对-键对>键对-键对另外,电子对间的斥力还与其夹角有关,斥力大小顺序是:90°>120°>180°4、键对只包括形成σ键的电子对,不包括形成π键的电子对,即分子中的多重键皆按单键处理。π键虽然不改变分子的基本构型,但对键角有一定影响,一般是单键间的键角小,单一双键间及双-双键间键角较大。键对电子排斥力的大小次序为:三键-三键>三键-双键>双键-双键>双键-单键>单键-单键推断分子或离子的空间构型的具体步骤:
8、(1)确定中心原子的价电子对数(VP),以AXm为例(A—中心原子;X—配位原子):原则:①A的价电子数=主族族数;②配体X:H和卤素每个原子各提供一个价电子,氧与硫不提供价电子;③正离子应减