第2章 分子结构.ppt

《第2章 分子结构.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第2章分子结构2-1路易斯结构式2-2单键、双键和叁键—σ键和π键—价键理论（一）2-3价层电子互斥模型（VSEPR）2-4杂化轨道理论—价键理论（二）2-5共轭大π键2-6等电子体原理2-7分子轨道理论2-8共价分子的性质2-9分子间力2-10分子对称性（选学材料）习题1．掌握现代价键理论（VB法），杂化轨道理论；2．掌握分子轨道理论（MO法）的基本内容；3．掌握利用价层电子对互斥模型（VSEPR）预言简单分子的立体结构；4．掌握共轭体大π键的概念及等电子体的概念；5．了解分子间作用力及氢键的性质和特点。【学习目的】1．共价键的形成和本质，现代价键理论的要点和优缺点；2．价层电子对互斥理论

2、；3．杂化轨道理论；4．共轭大π键；5．分子轨道理论简介：分子轨道的含义，分子轨道的形成，分子轨道中电子的排布，键级；6．共价分子的性质——键能、键长、键角，键的极性。分子偶级矩和磁性；7．分子间作用力和氢键。【学习重点】1．MO法；2．共轭大π键．【学习难点】分子结构通常包括：分子的化学组成分子的构型分子中原子间的化学键分子间作用力19世纪的化学家们创造了用元素符号加划短棍“—”来表明原子之间按“化合价”相互结合的结构式。分子中的原子间用“—”相连表示互相用了“1价”，如水的结构式为H—O—H；“=”为“2价”；“≡”为“3价”。在绝大多数情况下，氢总是呈1价，氧总是呈2价，氮呈3或5价，

3、卤素则在有机物中大多呈1价，在无机物中除呈1价，还呈3、5、7价，等等。这种“化合价”概念是由英国化学家弗兰克兰在1850年左右提出的。2-1路易斯结构式弗兰克兰化合价并无正负之分，同种原子形成的分子，如H2，其中的氢也呈1价，故氢分子的结构式为H—H。这种经典结构式称为弗兰克兰结构式。“正负化合价”是后来由瑞典化学家贝采里乌斯在19世纪80年代提出来的，跟弗兰克兰化合价不是一个概念。贝采里乌斯化合价与弗兰克兰提出的经典化合价不同，例如，单质中元素的贝采里乌斯化合价为零20世纪初，美国化学家路易斯[Lewis,GilbertNewton(1875-1946)]把弗兰克兰结构式中的“短棍”解释

4、为两个原子各取出一个电子配成对,即:“—”是1对共用电子，“=”是2对共用电子，“≡”是3对共用电子。路易斯认为，稀有气体最外层电子构型(8e)是一种稳定构型。他把用“共用电子对”维系的化学作用力称为“共价键”。后人就把这种概念称为路易斯共价键理论。分子有用于形成共价键的键合电子(成键电子)和未用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子”，用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式可以表示为：人们把这类(用短棍表示共价键，同时用小黑点表示非键合的“孤对电子”)添加了孤对电子的结构式叫做路易斯结构式,也叫电子结构式。如：SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32–和SO

5、42–的路易斯结构式:价电子总数等于分子中所有原子的价电子数之和，但中心原子周围的电子总数(共用电子+孤对电子)并不总等于8，有多电子中心或缺电子中心如：第二周期元素最外层是L层，它的2s和2p两个能级总共只有4个轨道，最多只能容纳8个电子，因此，对于第二周期元素来说，多电子中心的路易斯结构式明显不合理。为避免这种不合理性，可以在不改变原子顺序的前提下，把某些键合电子改为孤对电子，但这样做，键合电子数就与经典化合价不同了，例如，N2O，分子价电子总数为16，可以画出如下两种路易斯结构式：对于可以写出几个相对合理的路易斯结构式的分子，泡林提出了“共振论”，认为分子的真实结构是这些合理路易斯结构

6、式的“共振杂化体”，每个结构式则称为一种“共振体”，“共振”的符号“←→”例如：苯分子C-C键长没有区别，苯分子中的C-C键既不是双键，也不是单键，而是单键与双键的“共振混合体”。有关这方面的知识将在有机化学课程中进行讨论。路易斯结构式是讨论共价键理论的基础。路易斯结构式给出了分子的总价电子数，用“电子对”的概念解释了经典结构式中表达弗兰克兰化合价的短横，并标出了未键合的孤对电子。但路易斯结构式不能很好地表达分子的立体结构，也不能表达比传统的单键、双键、叁键更复杂的化学键。2-2单键、双键和叁键-σ键和π键——价键理论（一）路易斯结构式中的单键、双键和叁键一直到量子力学建立后才得到合理解释。

7、有一种叫做“价键理论”（ValenceBondTheory，简称VB法）的量子化学模型认为:共价键是由不同原子的电子云重叠形成的。（1）成键两原子必须有能量较低的成单电子；（2）成键时成单电子必须自旋方向相反，在核间电子云密度最大形成稳定化学键；1、共价键的形成H(g)＋H(g)＝H2(g)↑↑时，系统能量升高，核间电子密度小，不形成共价键↑↓时，系统能量降低，核间电子密度大，可形成共价键2、价键理论（VB法