大学无机化学分子结构.ppt

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1、第二节分子结构StructureofMolecules内容提要本节介绍现代价键理论和杂化轨道理论的初步知识，讨论分子结构和物理性质之间的关系，分子结构包括：1、分子中原子间的强相互作用力即化学键问题2、分子的空间构型问题3、分子间力问题4、分子的结构与物质的物理、化学性质的关系一、化学键的概念■定义：分子或晶体中相邻原子或离子间的强烈作用力■类型：(chemicalbond)化学键离子键共价键金属键(ionicbond)(covalentbond)(metallicbond)◆正、负离子间靠静电作用形成的化学键(chemicalbond)●原子间通过共用

2、电子对形成的化学键■通过自由电子将金属原子和金属离子联系在一起的作用力化学键离子键共价键金属键(ionicbond)(covalentbond)(metallicbond)经典共价键理论现代共价键理论现代价键理论杂化轨道理论(valencebondtheory)(hybridorbitaltheory)(chemicalbond)现代价键理论■1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论共价键是由成键原子双方提供电子组成共用电子对所形成的。现代价键理论■1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论共价键是由成键原子双方提供自旋相反的单电子组成共用

3、电子对所形成的。H+ClHCl现代价键理论■1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论共价键是由成键原子双方提供电子组成共用电子对所形成的。H+ClHClCl+ClClCl现代价键理论■1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论共价键是由成键原子双方提供电子组成共用电子对所形成的。初步揭示共价键与离子键的区别无法解释电子配对成键的原因及共价键的方向性等成功缺陷现代价键理论■1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论■1927年海特勒(Heitler)和伦敦（London)用量子力学处理H2分子结构，揭示了共价键的本质。■鲍林（Pauli

4、ng)等在此基础上建立了现代价键理论(valencebondtheory),简称VB法。1、成键的原理：(1)电子配对原理具有自旋相反的未成对电子的两个原子相互接近，可以形成稳定的共价键１、现代价键理论的要点(2)原子轨道最大重叠原理成键电子的电子云重叠的越多，核间电子云密度越大，形成的共价键越牢固2、共价键的特征自旋方向相反的单电子配对形成共价键后，就不能再与其它单电子配对。（１）共价键的饱和性（２）共价键的方向性共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行。“原子轨道最大重叠原理”（１）共价键的方向性共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大程度

5、重叠的方向进行。xz3px-1sHCl成键示意图最大重叠++（２）共价键的方向性共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行。xz3px-++1s非最大重叠xz3px-1sHCl成键示意图最大重叠++··rr３、共价键的类型σ键原子轨道最大重叠原理“头碰头”重叠π键“肩并肩”重叠σ键和π键“头碰头”重叠—σ键“头碰头”重叠—σ键s++s+s-sx++“头碰头”重叠—σ键s++s+s-spx+s+s-px-+xx++++-“头碰头”重叠—σ键xs++s+s-sxpx+s+s-px+xpx+px-px-++-px■特点：重叠程度大，牢固，可单独存在

6、。-++++-++--“肩并肩”重叠—π键“肩并肩”重叠—π键x++--+pz-pz++--zzpzpz■特点：重叠程度小，易断开，与σ共存。YYZYXZY+pY-pY“肩并肩”重叠—π键■特点：重叠程度小，易断开，与σ共存。pYpY++++－－－－现代价键理论■例：N2分子形成示意图现代价键理论■例：N2分子形成示意图N2s2px2py2pz现代价键理论■例：N2分子形成示意图NN2s2s2px2py2pz2px2py2pzσ键π键现代价键理论■例：N2分子形成示意图NN2s2s2px2py2pz2px2py2pzσ键π键σ键πYπZ现代价键理论■例：

7、N2分子形成示意图NN2s2s2px2py2pz2px2py2pzσ键π键πNNσπ现代价键理论■例：N2分子形成示意图NN2s2s2px2py2pz2px2py2pzσ键π键σ键π键重叠方式头碰头肩并肩重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布垂直于键轴呈镜面反对称分布重叠程度较大较小存在方式可单独存在与σ键共存稳定性较牢固较易断开例s-s,s-px,px-pxpy-py,pz-pz现代价键理论４、键参数（bondparameter)键参数表征化学键性质的物理量键能键长键角键的极性(bondenergy)(bondlength)(bondangle)(bondpo

8、lar)现代价键理论４、键参数（bondparameter)(１)键能——化学键