分子结构与晶体结构分析课件.ppt

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1、第六章分子结构与晶体结构第六章分子结构与晶体结构第一节共价键理论第二节杂化轨道理论与分子几何构型第三节分子间力与分子晶体第四节离子键与离子晶体第五节其他类型晶体本章要求掌握两种类型的化学键；了解杂化轨道理论；了解现代价键理论和分子轨道理论的初步知识；讨论分子间力和氢键对物质性质的影响。分子结构包括分子的化学组成分子的构型：即分子中原子的空间排布，键长，键角和几何形状等。分子中原子间的化学键化学上把分子或晶体中相邻原子（或离子）之间强烈的相互吸引作用称为化学键。化学键：离子键、共价键、金属键。晶体：离子晶体

2、、原子晶体、分子晶体、金属晶体§1共价键理论1916年，路易斯(LewisGN)提出共价键理论。定义：原子间借用共用电子对结合的化学键叫做共价键。靠共用电子对，形成化学键，得到稳定电子层结构。化学键—分子中的两个（或多个）原子之间的相互作用。对共价键的形成的认识，发展提出了现代价键理论和分子轨道理论。路易斯(共价键理论）科塞尔(Kossel)离子键理论1-1共价键的形成1927年，海特勒（Heitler）和伦敦（London）用量子力学处理H原子形成H2分子的系统时，提出2种假设：（1）两个H原子中电子的

3、自旋方向相同—不能形成共价键（2）两个H原子中电子的自旋方向相反—可以形成共价键当两个氢原子（各有一个自旋方向相反的电子）相互靠近，到一定距离时，会发生相互作用。每个H原子核不仅吸引自己本身的1s电子还吸引另一个H原子的1s电子，平衡之前，引力＞排斥力，到平衡距离d，能量最低：形成稳定的共价键。E0－DRd↑↑↑↓1-1共价键的形成H2分子中两个H原子的1S轨道发生重叠，核间形成一个电子出现的几率密度较大的区域。这样，增强了核间电子云对两核的吸引，削弱了两核间斥力，体系能量降低，更稳定。（核间电子在核间同

4、时受两个核的吸引比单独时受核的吸引要小，即位能低，∴能量低）。1-1共价键的形成价键理论（ValenceBondTheory）：又称电子配对法，简称VB法。1930年，鲍林用量子力学处理H2分子问题所得结果推广到其他分子系统，发展成为价键理论。1-1共价键的形成1-2价键理论要点①要有自旋相反的未配对的电子H↑+H↓→H↑↓H表示：H:H或H-H②电子配对后不能再配对：即一个原子有几个未成对电子，只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子成键。如：N：2s22p3，N≡N或NH3（电子配对原理）这就是共价键的

5、饱和性。③最大重叠原理：原子轨道的最大程度重叠（重叠得越多，形成的共价键越牢固）1-3共价键的特征共价键理论的基本要点，决定了共价键具有的两种特性，即饱和性和方向性。饱和性：根据自旋方向相反的两个未成对电子，可以配对形成一个共价键，推知一个原子有几个未成对电子，就只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子配对成键，即原子所能形成共价键的数目受未成对电子数所限制。这一特征称为共价键的饱和性。例如：HClHOHNN原子轨道中，除s轨道是球形对称没有方向性外，p，d，f原子轨道中的等价轨道，都具有一定的空间伸展方向

6、。方向性：在形成共价键时，只有当成键原子轨道沿合适的方向相互靠近，才能达到最大程度重叠，形成稳定的共价键。称为共价键的方向性。例如：HCl形成+++1sz+3pzz1-3共价键的特征pzzpz++z++——Cl2形成1-3共价键的特征1-4共价键的类型可以从不同角度对共价键进行分类。（1）σ键和π键（根据原子轨道重叠方式不同而分类）（2）非极性共价键和极性共价键（3）配位键（1）σ键和π键σ键：原子轨道沿两原子核的连线（键轴），以“头碰头”方式重叠，重叠部分集中于两核之间，通过并对称于键轴，这种键称为σ键

7、。如：++++———++S-Spx-spx-pxπ键：原子轨道垂直于两核连线，以“肩并肩”方式重叠，重叠部分在键轴的两侧并对称于与键轴垂直的平面。这样形成的键称作π键。+——+pz-pzπ键轨道重叠程度比键小，键能也小，因此稳定性低，活动性较高，是化学反应的积极参加者。（1）σ键和π键s-s：σ键，如：H-Hs-p：σ键，如：H-Clp-p：σ键，如：Cl-Cl单键：σ键双键：一个σ键，一个π键叁键：一个σ键，两个π键（1）σ键和π键类型σ键π键原子轨道重叠方式头碰头肩并肩存在情况能单独存在不能单独存在

8、牢固程度牢固差（1）σ键和π键（2）非极性共价键和极性共价键非极性共价键：由同种原子组成的共价键，由于元素的电负性相同，电子云在两核之间均匀分布。例：H2、O2、N2等。极性共价键：由不同种元素的原子形成的化学键，由于元素的电负性不同，对电子的吸引能力不同，在共价键的两端产生了正负极，这样的化学键称为极性共价键。例：HCl、H2O、NH3等。共价键极性的强弱，可由成键原子的电负性的大小来表示。（2）非极性共价键和极性共价键极性