大连理工大学无机化学课件第09章.ppt

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1、第九章分子结构§9.1共价键理论§9.4分子轨道理论§9.3价层电子对互斥理论§9.2杂化轨道理论9.1.1共价键的形成与本质§9.1共价键理论9.1.3共价键的键型9.1.2共价键的特点9.1.4共价键参数Heitler和London用量子力学处理H2分子的形成过程，得到E—R关系曲线。9.1.1共价键的形成与本质•价键理论继承了Lewis共用电子对的概念。•以量子力学为基础。•揭示了共价键的本质——原子轨道重叠，原子核间电子概率密度大吸引原子核而成键。共价键理论的基本要点：未成对价电子自旋方向相反；对称性一致，原子轨道最大程度重叠。1

2、.共价键的饱和性2.方向性一个原子有几个未成对电子，便可以与其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对成键。9.1.2共价键的特点1.σ键：原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。9.1.3共价键的键型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)。σππ3.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。OC例：在双原子分子中，于100kPa下将气态分子断裂成气态原子所需要的能量——键的解离能。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

3、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9.1.4共价键参数标准状态下气体分子拆开成气态原子时，每种键所需能量的平均值——键能。E(H–H)=436kJ·mol-1E(H–Cl)=432kJ·mol-1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

4、依次缩短，键能依次增大，但与单键并非两倍、三倍的关系。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: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为电荷量，l为核间距。μ为矢量，例如，实验测得H－Cl4.键矩9.2.1杂化与杂化轨道的概念9.2.2不等性杂化§9.2杂化轨道理论9.2.3d轨道参与的杂化在形成分子的过程中，若干不同类型能量相近的原子轨道重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程称为杂化，所形成的新轨道叫做杂化轨道。9.2.1杂化与杂化轨道的概念CH

5、4的空间构型为正四面体。C：2s22p21.sp3杂化键角为：109.5°sp3CH4形成时的sp3杂化。四个sp3杂化轨道B：2s22p12.sp2杂化BF3的空间构型为平面三角形。键角为：120°sp2sp2杂化BF3形成时的sp2杂化。3.sp杂化BeCl2分子：直线形。spsp杂化BeCl2形成时的sp杂化。键角为：180°s轨道p轨道sp杂化轨道sp杂化轨道在空间取向BeCl2分子用杂化轨道成键。sp型杂化轨道的夹角公式：式中：θ为杂化轨道之间的夹角，α为杂化轨道中含s轨道的成分。例如：BeCl2分子参与杂化的原子轨道s,p和d

6、等成分不相等，所形成的杂化轨道是一组能量彼此不相等的轨道。sp3不等性杂化：NH3,H2O。9.2.2不等性杂化NH3：几何构型为三角锥。N：2s22p3键角为：107°一对孤对电子占据的杂化轨道能量较低，含更多的s成分。sp3不等性杂化H2O：几何构型为V型。O：2s22p4键角为：104.5°两个杂化轨道能量较低，被两对孤对电子占据。sp3不等性杂化小结：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形杂化轨道类型spsp2sp3不等性sp

7、3s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p参加杂化的轨道2443杂化轨道数成键轨道夹角分子空间构型实例思考题：解释C2H4，C2H2，CO2的分子构型。已知：C2H2，CO2均为直线形；的构型为：C=CHHHH1.sp3d杂化PCl5(g)的几何构型为三角双锥。sp3d杂化P：3s23p3sp3d*9.2.3d轨道参与的杂化2.sp3d2杂化SF6的几何构型为八面体。sp3d2杂化S：3s23p4sp3d2杂化轨道与分子空间构型杂化轨道杂化轨道数目键角分子几何构型实例spsp2sp3sp3dsp3d223456直线形平面三角形四面体三角

8、双锥八面体BeCl2,CO2BF3,AlCl3CH4,CCl4PCl5SF6,SiF6180°120°109.5°90°90°,120°2-9.3.1价层电子对互斥理论的基本要点9.3.2用V