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2019年浙江化学竞赛 无机 2分子结构
2022-08-21 | 阅:  转:  |  分享 
  
●分子中成键轨道电子总数减去反键轨道电子总数再除以2得到的纯数叫做键级。键级越大,分子越稳定。如HF的键级等于1,正好跟古老的氟呈1价的概
念相合。不过键级不一定总是整数,有时也可以是分数,只要键级大于零,就可以得到不同稳定程度的分子。●分子轨道按电子云图象的形状也
像价键理论一样分为s轨道和p轨道。反键轨道的符号上常添加“”标记,以与成键轨道区别。HF分子的成键轨道和反键轨道都是s轨道。非键
轨道常用n表示,大致相当于分子中的原子原有的孤对电子轨道。分子轨道理论很好地解释了H2+离子的存在。这个离子分子的s-成键轨道里
只有1个电子,键级等于0.5,仍可存在。这说明,量子化学的化学键理论并不受路易斯电子配对说的束缚,只要形成分子体系能量降低,就可形
成分子,并非必须电子“配对”。例:O2的分子轨道实验事实指出,O2分子具有顺磁性。顺磁性是一种微弱的磁性,当存在外加磁场
时,有顺磁性的物质将力求更多的磁力线通过它。有顺磁性的物质靠近外加磁场,就会向磁场方向移动。表演O2的顺磁性的实验很多,例如,把一
块磁铁伸向液态氧,液态氧会被磁铁吸起。研究证明,顺磁性是由于分子中存在未成对电子引起的。这就是说,O2分子里有未成对电子。O2分
子轨道能级图与分子轨道电子云图象人们常用一种类似于路易斯结构式的新结构式来表述氧分子的结构,这种结构式表述的氧分子有2个所谓“三
电子键”,它们是把方向相同的或者说在同一空间里出现的p成键轨道的2个电子和p反键轨道的1个电子加在一起计算。(思考:O2-、O2
2-、O2+的键级、键长如何?)异核双原子分子的分子轨道能级图2-6键参数与分子的性质(1)键级He2:
N2:(2)键能AB(g)——A(g)+B(
g)?H=EABAB分子的键离解能D(A-B):绝对零度下,将处于基态的双原子分子AB拆开成也
处于基态的A原子和B原子时所需要的能量,对双原子分子离解能就是键能。NH3(g)——H(g)
+NH2(g)D1=427kJ·mol-1NH2(g)——H
(g)+NH(g)D2=375kJ·mol-1NH(g)—
—H(g)+N(g)D3=356kJ·mol-1(3)键长分子中成键两
原子核之间的距离。一般键长越小,键越强。●键能的大小体现了共价键的强弱。单键、双键、叁键(如C-C、C=C、C≡C)
对比,键能越来越大。●同周期元素的同类键(如H-F、H-Cl、H-Br、H-I)的键能从上到下减小。但F-F键能明显反常
,竟然比Cl-Cl甚至Br-Br的键能还小。有人认为,这主要是由于氟原子过小,一个原子的电子对另一原子的电子会因形成分子而互相排斥
。键长/pm
键能/kJ·mol-1C-C154
345.6C=C
133602.0C?C
120835.1
N-N145
167N=N125
418N?N
110941.7(4)键角分子中键与键之间的夹
角NH3:H-N-H键角为107°18’,NH3分子的构型为三角锥CO2:O-C-O的键角为180
°,则CO2分子为直线形●共价键有非极性键与极性键之分。由共价键构建的分子有非极性分子与极性分子之分。●“
极性”是一个电学概念。度量极性的物理量叫做偶极矩(?)。偶极矩是偶极子两极(带相同电量的正电端和负电端)的电量,即电偶极子的电量q
和偶极子两极的距离—偶极长l—的乘积(?=qXl)。(5)键的极性与分子的极性偶极子与偶极矩(m=qXl)
偶极距是一矢量●电量的单位为库仑(C),长度的单位是米(m),偶极矩的单位是库仑·米(C·m)。但传统上用于度量化学键的偶极矩
的单位是德拜,符号D。这是由于电子电量e=1.6022X10–19C,而键偶极矩的电量q的数量级为10–10esu,esu是静电单
位的符号,1esu=3.335X10–10C,键偶极矩的长度l的数量级为10–8cm,两者相乘的数量级为10–18esu·cm,因
而得到化学键的偶极矩单位——德拜1D=10–18esu·cm诱导偶极和瞬间偶极
诱导偶极:外电场影响下所产生的偶极瞬间偶极:在某一瞬间,分子的正电荷重心和负电荷重心会发生不重合现象,这时所产生的
偶极●偶极矩?=0的共价键叫做非极性共价键;偶极矩?≠0的共价键叫做极性共价键。偶极矩?=0的分子叫做非极性分子;偶极矩?
≠0的分子叫做极性分子。偶极距是一矢量●同核双原子分子的实测偶极矩都等于零,是非极性分子。●异核双原子分子HF、H
Cl、HBr、HI的极性依次减小。●多原子分子的几何构型决定了分子的偶极矩是否等于零,因此,测定偶极矩可用来判别分子的几何构型
。一种简单的方法是:如果在分子中能找到2个轴,绕轴旋转180度,分子能重合则此分子是非极性分子。(1)sp3杂化●
凡属于VSEPR模型的AY4的分子的中心原子A都采取sp3杂化类型。例如,CH4、CCl4、NH4+、CH3Cl、NH3、H2O等
等。●与中心原子键合的是同一种原子,分子呈高度对称的正四面体构型,其中的4个sp3杂化轨道自然没有差别,这种杂化类型叫做
等性杂化。●中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的σ轨道,如CH3Cl中C-H键和C-Cl键的键长、键能都不相同,显
然有差别,4个σ键的键角也有差别,又如NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于σ键和孤对电子对,这样的4个杂化轨道显然有差别
,叫做不等性杂化。激发Sp3杂化重叠形成4个(sp3-s)σ键●杂化轨道理论认为:在形成甲烷分子时,C原子上的一
个2s电子可被激发到2p空轨道上,形成四个单键,这时虽然解决了4个共价键的问题,但是如果这4个轨道,即1个s轨道和3个p轨道,分别
与4个氢原子结合,形成4个键能量是不同的,这与事实不符。●杂化轨道还认为:在成键过程中,这4个不同的轨道重新组合成4个能量相等
的新轨道,由于是由1个s与3个p轨道组合而成,因而新轨道称作sp3杂化轨道。每一个sp3杂化轨道含1/4s成分和3/4p成分,这4
个sp3杂化轨道分别与4个氢1s轨道重叠成键,形成CH4分子。所以四个C-H键是等同的。S轨道p轨道Sp杂化轨道CH4分子
的空间结构●尽管电子从基态跃迁到激发态需要一定的能量,但其激发后能形成4个共价键比电子不激发只形成两个C-H键放出的能量要
大得多,这些能量足以补偿电子激发所需的能量而有余,因此,C与H形成化合物时生成CH4而不是CH2。●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,重新组合成一组新的轨道,这种轨道重新组合的过程叫做杂化。通过杂化所形成的新轨道就
称为杂化轨道。●原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生;能量相近通常是指:ns与np、ns,np与nd或(n-1)d。
(2)sp2杂化一个s轨道和二个p轨道杂化,产生三个等同的sp2杂化轨道,sp2杂化轨道间夹角120o,呈平面三角形。激发
Sp2杂化重叠形成3个(sp2-s)σ键BF3分子形成过程sp2杂化轨道示意图BF3分子的结构示意图(3)sp杂
化进行sp杂化时,每个杂化轨道由?S轨道和?P轨道组合而成,两个杂化轨道之间的夹角为180°。因此由sp杂化轨道构成
的分子具有直线形的构型。重叠激发sp杂化BeCl2分子形成过程形成2个(sp3-s)σ键NN?πxπyN
2分子中两个原子各有三个单电子,分别占据px、py、pz轨道,沿z轴成键时,pz与pz“头碰头”形成一个?键
。则px和px,py和py“肩并肩”形成两个?键。N2分子的1个?
键,2个?键sp杂化轨道示意图BeCl2分子结构示意图ClClBe(4)sp3d2杂化sp3d2杂
化轨道是由一个s轨道、三个p轨道和两个d轨道组合而成,其特点是6个sp3d2杂化轨道指向正八面体的六个顶点,相邻的夹角为90o。
激发杂化重叠sp3d2杂化轨道示意图SF6分子的空间结构(5)等性杂化与不等性杂化以H2O为例:●价键理论:2p
轨道2eP-Sσ键90o●杂化理论:O原子的2s和2p采取sp3杂化,O原子最外层有
6个电子,四个杂化轨道中有两个被两对孤电子对占据,其余两个轨道被两个单电子占据,与两个H形成两个sp3-s共价键。O氧子基态s
p3杂化态H2O分子杂化解释NH3的结构?N氧子基态sp3杂化态NH3分子杂化结论:在CH4、NH3和H2O分子中
,中心原子都取sp3杂化,其夹角随孤电子对数的增加而减少。孤电子对数:0
12夹角:109.5o
107.3o104.5o空间结构:正四面体
三角锥V形(6)杂化轨道要点●轨道杂化是指同一个原子中相关轨
道的混合由此产生的杂化轨道也是原子轨道。参与杂化的轨道中电子所处的能级略有不同,而杂化轨道中的电子则处于相同能级。杂化后能级相当于
杂化前有关电子能级的中间值。●杂化只能发生在能级接近的轨道之间,如主量子数相同的s、p、d轨道之间,或(n-1)d与ns、n
p之间,能量也是相近的。亚层符号按能级升高的顺序排列,例如d2sp3和sp3d2代表不同杂化轨道。●各种杂化轨道的“形状”均
为葫芦形,由分布在原子核两侧的大小叶瓣组成,轨道的伸展方向是指大叶瓣的伸展方向,为简明起见往往不给出小叶瓣。●杂化轨道成键时
,要满足化学键间最小排斥原理,键角越大,排斥力越小。杂化轨道类型不同,成键时键角不同,分子的空间结构也不同。杂化轨道的类型与空间
结构的关系SiF62-CCl4BCl3CO2SF6CH4BF3BeCl2实例八面体四面体平面三角形直线型
空间构型6432杂化轨道数6432用于杂化的原子轨道数sp3d2sp3sp2sp杂化类型2-5
共轭大π键苯分子中6个碳原子连接成环,每个碳原子上再拉一个氢原子,所有原子处在同一个平面上。苯的结构式如下所示:苯的结构式里
的碳-碳键有单键和双键之分,这种结构满足了碳的四价,可是事实上苯分子的单键和双键的键长和键能并没有区别,苯的结构式并不能反映这个事
实。用形成p-p大?键的概念可以解决这个矛盾。●苯中的碳原子取sp2杂化,每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道,垂直于分子平面
而相互平行。●由于每个碳原子的左右两个相邻的碳原子没有什么区别,认为中心的碳原子的未参与杂化的p轨道中的电子只与左邻的碳原子上
的平行p轨道中的一个电子形成?键而不与右邻的形成?键或者相反显然是不符合逻辑的。●所有6个平行p轨道总共6个电子在一起形成了
弥散在整个苯环的6个碳原子上下形成了一个p-p大?键。●离域Π键是由三个或三个以上原子形成的?键,而不同于两原子间的?键。在
三个或三个以上用σ键联结起来的原子之间,如能满足下列条件,则可以生成离域?键●这些原子都在同一平面上●每一原子有
一互相平行的p轨道●p电子的数目小于p轨道数目的两倍中心O原子和配位O原子都有p轨道,共有4个电子小于轨道数
的两倍6,满足上述条件即可形成离域Π键。碳酸根离子属于AX3E0=AY3型分子,中心碳原子取sp2杂化形式,碳原子上有一个垂
直于分子平面的p轨道;端位的3个氧原子也各有1个垂直于分子平面的p轨道;分子的总价电子数等于24,3个C-O?键有6个电子,每个
氧原子上有2个不与分子平面垂直的孤对电子对,因此4个平行p轨道中共有24-6-3×4=6个电子,所以CO32–离子中有1个4轨道6
电子p-p大?键,符号为?46。CO32–离子中的大?键4个碳原子均有3个配位原子相邻,故均取sp2杂化,形成3个σ
键,所有原子处于同一个平面。每个碳原子有一个未参与杂化的p轨道,垂直于分子平面,每个p轨道里有一个电子。按照上面分析苯分子的结构的
模式,丁二烯分子里有一个4轨道4电子的p-p大?44键。丁二烯分子式H2C=CH-CH=CH2石墨分子结构是层形结构,每层是由
无限个碳六元环所形成的平面,其中的碳原子取sp2杂化,与苯的结构类似,每个碳原子尚余一个未参与杂化的p轨道,垂直于分子平面而相互平
行。平行的n个p轨道共n个个电子在一起形成了弥散在整个层的n个碳原子上下形成了一个p-p大?nn键。电子在这个大p键中可以自由移动
,即石墨能导电。2-6等电子体原理具有相同的通式——AXm,而且价电子总数相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个
原理称为“等电子体原理”。这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体结构,又包括化学键的类型,但键角并不一定相等,除非键角为180?
或90?等特定的角度。例:CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2,价电子总数16,具有相同的结构—直线型
分子,中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道,形成直线形s-骨架,键角为180?,分子里有两套?34p-p大?键。例:CO32
–、NO3–、SO3等离子或分子具有相同的通式—AX3,总价电子数24,有相同的结构—平面三角形分子,中心原子上没有孤对电子而取s
p2杂化轨道形成分子的s-骨架,有一套?46p-p大?键。例:SO2、O3、NO2–等离子或分子,AX2,18e,中心原子取s
p2杂化形式,VSEPR理想模型为平面三角形,中心原子上有1对孤对电子(处于分子平面上),分子立体结构为V型(或角型、折线型),有
一套符号为?34的p-p大?键。2-5分子轨道理论理论基本要点(洪特和马利肯)●分子中电子从不属于某些特定的原子,而是
遍及整个分子范围●分子轨道由原子轨道线性组合而成,而且分子轨道的数目与参与组合的原子轨道数目相等●每一个分子轨道都有一相
应的能量和图象●电子的排布也遵从原子轨道电子排布的原则原子轨道线性组合的类型s-s重叠、s-p重叠、p-p重叠、p-d
重叠、d-d重叠s-s重叠●一个原子的ns轨道与另一原子的ns轨道组合成两个分子轨道。●反键轨道:电子云偏向两核外侧,核间稀
疏,不能抵消两核的斥力,体系能量较高。●成键轨道:电子云在核间分布密集,对两核的吸引能够抵消两核间的斥力,能使分子的原子之间发生
键合。p-p重叠原子轨道线性组合的原则●能量相近原则H1s-1312kJ·m
ol-1Na3s-496kJ·mol-1O2p-
1314kJ·mol-1Cl3p-1251kJ·mol-11s、2p、3p3个轨
道能量相近,彼此间均可组合,形成分子轨道;但3s轨道的能量高,不能与之组合。●最大重叠原理原子轨道重叠越大,越易形成
分子轨道,或说共价键越强。●对称性一致原则对称性相同的原子轨道才能组成分子轨道。即重叠部分的原子轨道的正、负号相同。同核
双原子分子的分子轨道能级图2p2p?2?2?2?2?2?22s2s?2s?2s?
1s?1sMO1s1sAOAOO2,F2分子?21s1s?1s?1s2s2s?
2s?2sAO2p2pMOAO?2?2?2?2?2B2,C2,N2等分子●图
1适用于O2,F2分子;图2适用于B2,C2,N2等分子●成键分子轨道的能量比原子轨道能量低,反键分子轨道高于相应
的原子轨道能量●原子轨道能量与原子的核电荷有关,而分子轨道能量受组成分子轨道的原子轨道的影响●简并轨道:轨道形状相同,能量
相等第二章分子结构2-1路易斯结构式●路易斯结构式[GilbertNewtonLewis,US(1
875-1946)]把弗兰克兰结构式中的“短棍”解释为两个原子各取一个电子配成对,即:“—”是一对共用电子,“
”是2对共用电子,“”是3对共用电子。路易斯还认为,稀有气体最外层电子构型(8e-)是一种稳定构型,其他原子
倾向于共用电子而使他●弗兰克兰结构式用元素符号加划短棍“-”的形式来表明原子之间按“化合价”相互结合的结构式。原子间用“-”相
连表示互相作用了“1价”,如水的结构式为,用表示互相用了“2价”1850年:化合价
元素最高化合价等于元素在周期系中的族序数的最外层转化为稀有气体的8电子稳定构型—8隅律。路易斯又把用“共用电子对”维系的化学作
用力称为共价键。后人称这种观念为路易斯共价键理论●电子结构式添加了孤对电子的结构式叫路易斯结构,也叫电子结构式(electr
onicstructure)孤对电子未用于形成共价键的非键合电子,在写结构式时常用小黑点表示孤对电子,如:水、
氨、乙酸和氮气的路易斯结构式例1.画出SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32-、SO42-的路易斯结构式SO2Cl2、
HNO3、H2SO3、CO32-、SO42-的路易斯结构式Note:书写路易斯结构式应注意:结构式中的短横线数与分子中的键合
原子的化合价相符,价电子总数等于分子中所有原子的价电子之和●泡林共振论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式的共振杂化体,每个结构式则称为一种共振体,泡林还用符号“”,把分子
的共振体联系起来苯和乙酰胺的“共振杂化体”2-2价层电子互斥模型(VSEPR)●分子的立体结构决定了分子许多重要性质,例
如分子中化学键的类型、分子的极性、分子之间的作用力大小、分子在晶体里的排列方式等等,而路易斯结构式未能描述分子的立体结构。●无
机分子的立体结构通常是指其s-键的分子骨架在空间的排布。这种分子骨架可以用现代实验手段测定。●实验证实,属于同一通式的分子或离
子,其结构可能相似,也可能完全不同。如,H2S和H2O属同一通式H2A,结构很相似,都是角型分子,仅夹角度数稍有差别,而CO32
-离子和SO32-离子属同一通式AO32-,结构却不同:前者是平面型,后者是立体的三角锥型。H2OH2SCO32-SO32
-1.价层电子互斥模型吉列斯比(R.J.Gillespie)和尼霍尔姆(Nyholm)在50年代提出了一种简单的模型用来判断
某一个分子或离子的立体结构,定名为价层电子对互斥模型,简称VSEPR模型(ValenceShellElectronPair
Repulsion)。对于我们经常遇到的分子或离子[特别是以非金属原子为中心的单核(即单中心)分子或离子,用这一理论模型预言的立
体结构很少与事实不符。VSEPR模型的要点:●用通式AXnEm来表示所有只含一个中心原子的分子或离子的组成,式中A表示中心原子
,X表示配位原子(也叫端位原子),下标n表示配位原子的个数,E表示中心原子上的孤对电子对,下标m是电子对数。已知分子或离子的组
成和原子的排列顺序时,m值可用下式确定:m=(A的族价-X的化合价×X的个数+/-离子的电荷数)/2分子的几何构型取决于中心
A的价层中电子对的排斥作用。分子的构型总是采取电子对排斥力最小的结构。例如:分子SO2SO3SO32-
SO42-NO2+m1010
0注:有时,计算出来的m值不是整数,如NO2,m=0.5,这时应当作m=1来对待,因为,单电子也要占据一个孤对电子轨道。●
通式AXnEm里的(n+m)的数目称为价层电子对数,令n+m=z,则可将通式AXnEm改写成另一种通式AYz;VSEPR模型认为
,分子中的价层电子对总是尽可能地互斥,均匀地分布在分子中,因此,z的数目决定了一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布(与分子立体
构型不同),由此可以画出VSEPR理想模型:z234
56模型直线形平面三角形正四面体三角双锥体正八面体
●“分子立体构型”是指不包括孤对电子对的AXn中的A和n个X(配位原子)在空间的排布,只有当AXnEm中的m=0时,即AYZ=AX
n时,VSEPR模型才是分子立体构型,否则,得到VSEPR模型后要略去孤对电子对,才得到它们的分子立体构型,如:H2O,NH3,C
H4都是AY4,它们的分子立体构型为:分子H2ONH3
CH4构型角形三角锥体正四面体AY4
AXn●AYz中的z个价层电子对之间的斥力的大小有如下顺序:i.l-l>>l-b>b-b(l为孤对电子对;b为键合电子
对)由于键合电子对受到左右两端带正电原子核的吸引,而孤对电子对只受到一端原子核吸引,相比之下,孤对电子对较“胖”,占据较大的空
间,而键合电子较“瘦”,占据较小的空间。孤对电子对与键合电子对斥力不同使理想模型发生畸变。如:CH4、NH3、H2O中的H-A
-H分别为109.5?、107.3?、104.5?此外,有时还要考虑到如下几种顺序:ii.t-t>t-d>d-d>d-
s>s-s(t-叁键,d-双键,s-单键)iii.cw-cw>cw-cs>cs-cs(c代表配位原子的电负性,下标w为弱
,s为强)如:OF2、H2O分子的键角分别为103.2和104.5度iv.中心原子的电负性增大时,键角将增大。如:NH3、P
H3、AsH3、SbH3分子的键角分别为107.3、93.3、91.8、91.3度。价层电子对之间的以上“斥力顺序”使分子或离子的
立体构型偏离由AYz确立的理想模型而适当畸变;当理想模型不止一个时,还决定了哪种构型更为稳定。这些顺序规则中,第一种斥力顺序是最重
要的。判断共价分子结构的一般规则●确定中心价层电子的总数和对数Axz中A的价电子层总电子对数=(A的价电子+X供给的电子)
/2例:价电子数
价电子对数NH4+N=5+4-1=8CCl4
N=8NO2N=5ICl2-N=10OCl2
N=8PO43-N=5+3=84442.554
●根据中心原子A周围的电子对数,找出相应的理想几何结构图形电子对数2
3456
电子对排布直线平面三角四面体三角双锥八面体●画出结构图●
确定排斥力最小的稳定结构SO32-
IF3
NO2电子对数4
53电子对构型
分子构型三角锥T字形
V字形例:试用VESPR模型预测H2O分子的立体构型。解:H2O分子属AX2E2=AY
4VSEPR理想模型为正四面体,价层电子对间夹角均为109?28''。分子立体构型(指H2O而不是H2OE2)为角型
(非线形分子)。根据斥力顺序(i)(l-l>>l-b>b-b),应有:
∠l-O-l>∠l-O-H>∠H-O-H所以水分子的立体结构应为VSEPR理想模型的畸变型,其中的∠H-O-H小于1
09.5?,为104.5?例:用VESPR模型预测SO2Cl2分子的立体构型。解:SO2Cl2分子属AX4E0=AY4
,VSEPR理想模型为正四面体,因S=O键是双键,S—Cl键是单键,据顺序t-t>t-d>d-d>d-s>s-s,分子立体模型应
为:∠O-S-O>109?28''
∠Cl-S-Cl<∠O-S-Cl<109?28''所以SO2Cl2分子的立体结构为正四面体畸变型,即四面体型。例:
实测值:在SO2F2里,∠F-S-F为98?,而在SO2Cl2里,∠Cl-S-Cl为102?,为什么后者角度较大?解:这种差别
可以用顺序cw-cw>cw-cs>cs-cs来解释。不再考虑b-b(III)4不再考虑6l-b(I)(III
)010l-l(III)(II)(I)筛选结果作用对数目方向角90度例:ClF3属AX3E2=AY5,
试预测其分子几何构型。1916年,美国科学家Lewis提出共价键理论:分子中的原子可以通过共用电子对来形成稀有气体的稳定电
子结构。:N???:N???:NN:??????+=成功地解释
了由相同原子组成的分子(H2、O2、N2等)以及性质相近的不同原子组成的分子(HCl、H2O等),并揭示了共价键和离子键的区别。
2-3价健理论(ValenceBondTheoryVB)遇到的问题电子数<8电子数>81927年,德国化
学家W.Heitler和F.London首先把量子力学用于研究H2分子结构,后由美国L.Pauling发展,提出杂化轨道法,建立了
现代价键理论。2-3-1共价键●共价键的本质:Heitler和London用量子力学方法处理2个H原子形成H2分子过程
,得到H2能量随核间距变化的图象H2↑↑排斥态;H2↑↓基态在平衡距
离RO处形成稳定的H2分子●两个1s电子以自旋相同,r越小,V越大。不能形成化学键。●自旋相反时,r=r
0时,V值最小,为E=-D(D>0,-D<0),此时两个H原子之间形成了化学键
。E0-DRro↑↑↑↓基态推斥态ABAB●共价键特点饱和性一个原子有几个未成对电
子,便可和几个自旋相反的电子配对成键。因为每个原子的价轨道数目和未成对电子数目都是一定的例:n价
轨道数最大成键数2
4(2s,2px,2py,2pz)4
39(3s,3px,3py,3pz,3dz2,3dx2-y2,3dxy,3dxz,3dyz) 6
(受空间因素限制)PCl5、SF6方向性除s轨道(角度部分为球形)外,p、d、f原子轨道在空间只有沿着一定的方向与别的原子轨道重叠,才会产生“最大重叠”;两轨道重叠面积↑,电子在两核间出现的几率密度↑,共价键强度↑例:HCl分子形成的?键+++1sz+3pzz●共价键的类型按成键方式划分:?键,?键,?键?键:电子云顺着原子核的连线以“头碰头”方式重叠成键,得到轴对称的电子云图像。例:H2,Cl2,HCl两个p电子云”肩并肩”重叠得到的分子轨道的图象是以通过成键核的平面镜像对称的共价键?键是头碰头重叠形成的,π键是两个原子轨道肩并肩重叠形成的。一般如果两个原子只有1对电子,形成的共价键是单键,通常总是?键。如果原子间的共价键是双键,由一个?键和一个π键组成。如果是叁键,则由一个?键和两个π键组成。π键:轨道重叠程度π键比?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。2-4杂化轨道理论-价键理论(二)●为解释分子或离子的立体结构,泡林以量子力学为基础提出了杂化轨道理论。●甲烷为例说明杂化轨道理论的出发点:甲烷分子实测的和VSEPR模型预测的立体结构都是正四面体。若认为CH4分子里的中心原子碳的4个价电子层原子轨道—2s和2px,2py,2pz分别跟4个氢原子的1s原子轨道重叠形成α键,无法解释甲烷的4个C—H键是等同的。泡林假设甲烷的中心原子—碳原子—在形成化学键时,4个价电子层原子轨道并不维持原来的形状,而是发生所谓的“杂化”,得到4个等同的轨道,总称sp3杂化轨道。●除SP3杂化,还有两种由S轨道和P轨道杂化的类型,一种是1个s轨道和2个p轨道杂化,杂化后得到平面三角形分布的3个轨道,总称sp2杂化轨道;另一种是1个s轨道和1个p轨道杂化,杂化后得到呈直线分布的2个轨道,总称sp杂化轨道。杂化类型立体结构VSPER模型sp3sp2spsp3d或dsp3sp3d2或d2sp3正四面体正三角形直线型三角双锥正八面体AY4AY3AY2AY5AY6●杂化轨道与VSEPR模型的关系:
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(本文系在羡智库首藏)