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第六章 化学键与分子结构
2014-02-08 | 阅:  转:  |  分享 
  
6.3分子轨道理论简介6.3.1分子轨道理论的基本要点6.4.4氢键1、形成条件3、类型2、分子间作用力的分类(1)
色散力由于电子的不断运动和原子核的振动,产生瞬间偶极+-+-+-+
-+-瞬间偶极由于瞬间偶极之间的作用力叫做色散力。分子间色散力普遍存在,一般来说,分子的变形性
越大,色散力越大。对于化学性质相似的同类分子,分子量越大,色散力越大。非极性分子(2)诱导力+-+
-+-+-+-诱导偶极由于固有偶极与诱导偶极之间的作用力叫做诱导力。极性
分子非极性分子固有偶极极性分子的极性越大,非极性分子的变形性越大,诱导力越大。+-(3)取向力
极性分子极性分子+-+-+-+-+-+-固有偶极由于固有偶
极之间的作用力叫取向力。总之,在非极性分子间只存在色散力;在非极性分子与极性分子间存在色散力和诱导力;
在极性分子间存在色散力、诱导力和取向力.色散力存在于任何分子间,一般也是最主要力;只有当
分子极性非常大时,才以取向力为主。第六章化学键和分子结构分子是保持物质化学性质的最小微粒,是物质参
与化学反应的基本单元。其性质决定于分子的内部结构,包括化学键和分子的空间构型两方面。化学键是指分子或晶体中相邻两个
或多个原子间的强烈相互作用。一般分为离子键、共价键以及金属键。6.1离子键6.1.1离子键的形成与晶格能由正、负离
子之间的静电引力结合的化学键叫离子键。如:nNa(3s1)-nenNa+(2s22p6)
nCl(3s23p5)+nenCl-(3s23p6)nNa+Cl-离子键形成的条件:元素的电负性相差1.7以
上。离子键的强弱用晶格能表示:由气态正离子与气态负离子结合生成一摩尔晶体化合物时所放出的能量,符号U,单位是kJ
·mol-1晶格能越大,离子键越强,离子晶体越稳定。晶格能的计算(波恩-哈伯循环)例:在标准状态下,1mol
金属钠固体与1/2molCl2直接反应生成1摩尔NaCl晶体时放出的热量为411KJ/mol,计算NaCl晶体的晶格能。例1
:下列表示生成MgO晶体的晶格能是()A.Mg(s)+1/2O2(g)=MgO(s)ΔrH
?m(1)B.2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)ΔrH?m(2)C.Mg(g)+1/
2O2(g)=MgO(s)ΔrH?m(3)D.Mg2+(g)+O2-(g)=MgO(s)
ΔrH?m(4)D6.1.2离子键的特点1.存在正负离子,具有强的极性。2.没有饱和性和方向性.由于离
子所带电荷球型分布,它可以从空间各个方向吸引带相反电荷的离子;只要空间允许,离子会尽可能吸引带相反电荷的离子。6.2共价
键的价键理论电子配对法(VB):量子力学为基础1氢分子的形成核间距Ro为74pm两个氢原子电
子自旋方式相反,靠近、重叠,核间形成一个电子概率密度较大的区域。系统能量降低,形成氢分子。6.2.1共价键的形成与特
点路易斯的经典价键理论:分子中两个相邻原子间可以通过共用一对或几对电子,共用电子对后,彼此都达到稀有气体
稳定结构。这种靠共用电子对结合而成的化学键称为共价键。后来,pauling在量子力学的基础上,根据经典价键理论提出
近代价键理论。近代价键理论的内容:(1)形成共价键时,仅成键原子的外层轨道及其中的电子参加作用。(2)只有外层轨道能量相近
,未成对电子自旋方向相反的两个原子相互接近时,才能发生原子轨道重叠,才有可能形成共价键。(3)原子轨道只有发生同号重叠,且最
大程度重叠,才能形成共价键。2共价键的本质——原子轨道的重叠(波函数的叠加)3共价键的特点(1)具有饱和性
由于每种元素的原子所能提供成键轨道的数目以及未成对电子数是一定的。(2)具有方向性由于
共价键的形成是由于原子轨道的最大程度重叠所至,除s轨道球型分布外,其他的p、d、f轨道都有方向性。4共价键的类型
原子轨道沿键轴方向,以“头碰头”方式形成的共价键为σ键。s-s,s-p,p-p原子轨道重叠都可以形成σ键。若原子
轨道沿两核连线方向,以“肩并肩”方式形成的共价键为π键。p-p原子轨道重叠可以形成π键。形成σ键和π键的示意图6.2.2
杂化轨道理论杂化:在形成分子时,由于原子的相互影响,若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来重新组合成一组新轨
道,这种轨道重新组合的过程叫杂化。所形成的新轨道叫杂化轨道。6.2.2.1杂化轨道理论的基本要点注意的问题:(1)原子轨
道杂化只有在形成分子的过程中发生。(2)只有能量相近的原子轨道才能
发生杂化。(3)形成杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数。(4)杂化轨道之间尽可能在空间采取相互影
响最小,角度最大的空间分布。(5)杂化轨道与其它原子的轨道成键时,一般都形成σ键。6.2.
2.2杂化轨道的类型杂化轨道类型SP杂化SP2杂化SP3杂化直线型分子平面三角形四面
体杂化轨道的类型1、SP杂化由1条ns与1条np轨道参与杂化,所得2条sp杂化轨道夹角为180°,与未参与杂化的
2条p轨道垂直。2、SP2杂化由1条ns与2条np轨道参与杂化,所得3条sp2杂化轨道在同一平面上,夹角为12
0°,与未参与杂化的np轨道垂直。3、SP3杂化由1条ns与3条np轨道参与杂化,所得4条sp3杂化轨道夹角为10
9°28ˊ,即由正四面体中心指向4个顶点。(如:CH4、CCl4、SO42-等)4、不等性杂化H2O(O、S、Se)NH
3(N、P、As)等性杂化:全部由具有未成对电子的轨道杂化形成,各杂化轨道成分相同。不等性杂化:由含有孤对电子的轨道参与杂化,
各杂化轨道成分不相同。(如:H2O、NH3等)价层电子对互斥理论:分子内中心原子价电子层上的电子对有相互排斥作
用,若价层中各电子对排斥能力相同,则分子为对称平衡结构,若价层电子对排斥能力不同,则分子为不对称结构。作用力大小规则:孤对
电子-孤对电子间作用力孤对电子-成键电子间作用力成键电子-成键电子间作用力>>判断题:1、杂化轨
道参与而形成的化学键一般都是σ键。()2、一种元素的原子最多所能形成共价单键的数目,等于基态的该种
元素原子中所含未成对电子数。()3、BCl3分子的空间构型是平面三角形,而NCl3
分子的空间构型是三角锥形。()4、成键原子的价电子层中若无未成对电子,就不能形成共价键。(
)对错对错1、形成HCl分子时原子轨道重叠是()A、S—S重叠
B、Py—Py重叠C、S—Px重叠D、Px—Py重叠2、中心原子仅以SP杂
化轨道成键的是()A、BeCl2和HgCl2B、CO2和CS2C、
H2S和H2OD、BF3和CCl43、BeCl2分子几何构型是直线型,Be与Cl所成的键是(
)A、(SP2—P)σ键B、(SP—S)σ键C、(SP—P)σ键
D、(SP—S)π键CAC1、H3O+离子的中心原子O采用________杂化,其中有____个σ键和
______个配位键,该中心原子的价层电子对构型为________,离子的几何构型_____________。2、PH
3分子中P原子的杂化轨道类型是_________,分子空间构型_______________,H2Se分子中Se
原子采取的杂化方式________________,分子空间构型_____________________。sp
321四面体三角锥型sp3sp3“V”型三角锥型6.3.2几种简单分子轨道的形成6.3.3同核双原子分
子的分子轨道的能级在分子中电子不再是从属于某个特定的原子,而是在遍及分子的整个范围内运动,分子中的每个电子的运
动状态也可用相应的波函数(ψ)来描述。组合形成的分子轨道数与组合前的原子轨道数相等;且原子轨道组合成分子轨道时,要遵循能量相近原则
、轨道最大重叠原则和对称性匹配原则。6.4分子的极性、分子间力、氢键6.4.1键的极性共价键非极性共价键极性共价
键按化学键中正、负电荷中心是否重合··+-+q-q键矩u=q.L键的极性大小用键矩表示,成键
原子的电负性相差越大,键矩越大,极性越强。例1:下列化合物中价键极性最小的是()A、MgCl2B
、AlCl3C、SiCl4D、PCl5例2:下列化学键中极性最强的是()A、H—F
B、S—HC、H—OD、N—H例3:下列分子中既具有极性键又有非极性键的是()A、N
H4OHB、HCNC、H2O2D、CCl4DAC共价分子极性分子非极性分子按分子中正、负电
荷中心是否重合分子极性大小用偶极矩表示,偶极矩等于各键矩的矢量和.6.4.2分子的极性对于双
原子分子,由极性键形成的分子都是极性分子。由非极性键形成的分子都是非极性分子。对于多原子分子,只要分子结构对称,不
管键有无极性都是非极性分子。分子结构不对称,键有极性,分子都是极性分子。分子式中心原子的杂化方式分子空间构型键有
无极性分子有无极性分子间作用力分子偶极矩CH4??????CH3Cl??????CO2??????例:填写下表sp3sp3sp四面体正四面体直线型有有有有无无色散力色散力色散力诱导力取向力等于0大于0等于06.4.3分子间作用力(又叫范德华力)1、分子间力的特点:A、分子间力是永远存在的。B、没有方向性和饱和性。C、它是一种短程力,与分子间距离的6次方成反比,随分子间距离的增大将很快减小D、它一种弱的相互作用,一般只有几到几十KJ/mol,化学键(100-600kJ·mol-1)
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