多原子分子的结构课件.ppt

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1、乙炔乙烯甲烷第五章多原子分子的结构主要内容5.1杂化轨道理论5.2定域和离域MO及饱和多原子分子结构5.3缺电子分子的结构5.1杂化轨道理论5.1.1多原子分子的成键类型5.1.2杂化轨道理论提出的实验基础5.1.3杂化轨道理论5.1.4等性杂化和不等性杂化引言引言在量子力学的研究中，应首先明确研究对象的几何构型。【回顾】（1）一维势阱（2）原子(单电子原子和多电子原子)一维线型球形引言（3）双原子分子：直线形（4）接下来要学习的多原子分子：三原子分子：更多个原子组成的分子：直线形角形（键角？）几何构型更加复杂！解释多原子分子的几何构型：杂化轨道理论（较复杂）价键理

2、论价层电子对互斥理论（骨架结构）5.1.1多原子分子的成键类型ABCDE中心原子和相邻原子之间有且仅有一根键1.两相邻原子之间必形成键分子中所有键的空间位置都确定，其几何构型（即骨架结构）也就确定了。【练习】CO2分子中,有几根与C原子相连的键?CH4呢?5.1.1多原子分子的成键类型2.还可能有键（或大键）C—CHHHHC—CC—CHHHHHH乙烯丁二烯如果相邻两个原子均存在垂直分子平面、彼此平行的p轨道，就有可能“肩并肩”形成键;如果连续排列的多个原子均存在垂直分子平面、彼此平行的p轨道，就有可能“肩并肩”形成离域键（1）价键理论处理H2O分

3、子O：1s22s22px22py12pz1H：1s1xyzpy与pz夹角为90o，但实验证实水分子H—O—H键角是104.28'5.1.2杂化轨道理论提出的实验基础（2）价键理论处理NH3分子N：1s22s22px12py12pz1H：1s1p轨道相互间夹角为90o，但氨分子H—N—H的角度是106o47xyzN5.1.2杂化轨道理论提出的实验基础CH4分子C：1s22s22px12py1H：1s1根据价键理论，C原子只能和2个H原子结合。5.1.2杂化轨道理论提出的实验基础（3）价键理论处理CH4分子实验证实，C原子实际上和4个H原子结合！为了解释这些“异常”的现象

4、，1931年由鲍林、斯莱脱等人在价键理论的基础上提出了杂化轨道理论（HybridRrbitalTheory）。5.1.2杂化轨道理论提出的实验基础H2ONH3CH45.1.3杂化轨道理论1.杂化轨道理论要点：组、一、跃强、形、键2.对杂化轨道理论的补充说明1.杂化轨道理论要点（1）形成分子时,中心原子的n个类型不同、能量相近的AO经线性组合得到n个正交归一化的AO—杂化轨道。k：第k个杂化轨道i：第i个原子轨道cki：第k个杂化原子轨道中第i个原子轨道前的系数cki2：第i个原子轨道在第k个杂化轨道中的成分轨道数目守恒组“每个杂化轨道的各原子轨道的系数平方和为1

5、”例第2个杂化轨道中，px轨道的成分是多少？每个杂化轨道的各原子轨道的系数平方和为1原子轨道线性组合成杂化轨道不同于LCAO-MO不同原子的AO（n个）n个MO同一个原子的n个AOn个杂化轨道（新的AO）能量相近、类型不同对称性一致原则、能量相近原则、最大重叠原则px、py、pz的线性组合，仍具有p轨道的性质，即能量不改变，仅方向改变。这种线性组合，不能称为“杂化”!（至少要有一个不同类型的轨道）对“能量相近、类型不同”的说明s-p型杂化轨道（如sp、sp2、sp3）通式：：杂化轨道中的s原子轨道成分；：杂化轨道中的p原子轨道成分。s-p杂化轨道的杂化指数n等于杂化

6、轨道中p成分与s成分之比：【杂化指数】sp杂化：sp2杂化：sp3杂化：s-p杂化轨道的杂化指数n等于杂化轨道中p与s成分之比：s-p型杂化轨道（如sp、sp2、sp3）【补充知识】H2O中O原子成键轨道的杂化类型为sp4，非键轨道的杂化类型为sp2.33（一般，两者均近似当作sp3）。（2）单位轨道贡献为1，即每个参加杂化的原子轨道，在所有n个杂化轨道中该轨道成分之和必为1。一k：第k个杂化轨道i：第i个原子轨道1.杂化轨道理论要点例，sp2杂化横竖都是一（3）原子轨道杂化时，可能会使原已成对的电子激发到空轨道而形成单电子，其激发所需能量可由杂化轨道成键时所放出的能量

7、予以补偿。例CH4：2spxpypzsp3C的基态杂化形成杂化轨道跃1.杂化轨道理论要点（4）杂化轨道有更强的成键能力。杂化后的原子轨道沿一个方向更集中地分布，当与其他原子成键时，重叠部分增大，成键能力增强。成键能力顺序：sp3>sp2>sp>p>s强例sp1.杂化轨道理论要点sp直线形sp2正三角形sp3正四面体dsp2正方形d2sp3sp3d2正八面体：：（5）杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，使轨道间电子排斥最小，从而形成稳定的分子构型。形1.杂化轨道理论要点键必非键（安排孤对电子）(配位)键必杂化轨道(配位)键（6）杂