共價(jià)鍵與分子間作用力.ppt

1,第十章 分子結(jié)構(gòu),10.1 離子鍵 10.2 共價(jià)鍵 10.3 分子間作用力,2,分子或晶體中相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用力稱為化學(xué)鍵。,離子鍵,共價(jià)鍵(配位鍵),金屬鍵,化學(xué)鍵的概念,3,10.1 離子鍵,一、形成與特點(diǎn) 靜電引力,q1 ，q2 分別為正負(fù)離子所帶電量 ， r 為正負(fù)離子的核間距離。,無方向性和飽和性,與任何方向的電性不同的離子相吸引，所以無方向； 且只要是正負(fù)離子之間，則彼此吸引，即無飽和性。,4,二、影響離子鍵強(qiáng)弱及離子化合物性質(zhì)的因素,電荷、半徑:,電子構(gòu)型:,NaCl易溶于水，CuCl難溶于水。,5,10.2 共價(jià)鍵理論 一 經(jīng)典路易斯理論 1916 年，美國科學(xué)家 Lewis 提出共價(jià)鍵理論。認(rèn)為分子中的原子都有形成稀有氣體電子結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)，求得本身的穩(wěn)定。 而達(dá)到這種結(jié)構(gòu)，是通過共用最外層的單電子來實(shí)現(xiàn)。,例如 H + H = H H 通過共用一對(duì)電子，每個(gè) H 均成為 He 的電子構(gòu)型，形成一個(gè)共價(jià)鍵。,6,但 Lewis 沒有說明這種鍵的實(shí)質(zhì)，所以適應(yīng)性不強(qiáng) 。 在解釋 BCl 3 ， PCl 5 等其中的原子未全部達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的分子時(shí)，遇到困難。,7,二、現(xiàn)代價(jià)鍵理論,引言：氫分子的共價(jià)鍵,8,H2 中的化學(xué)鍵，可以認(rèn)為是電子自旋相反配對(duì)，結(jié)果使體系的能量降低 。,從電子云的觀點(diǎn)考慮，可認(rèn)為 H 的 1s 軌道在兩核間重疊，使電子在兩核間出現(xiàn)的幾率大，形成負(fù)電區(qū)。兩核吸引核間負(fù)電區(qū)，使 2 個(gè) H 結(jié)合在一起。,9,、現(xiàn)代價(jià)鍵理論基本要點(diǎn),(1)具有自旋相反的未成對(duì)電子的兩原子相互接近時(shí)，原子軌道（電子云）重疊使核間電子云密度增大，體系能量降低，形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。 (2) 兩個(gè)成鍵原子的電子云重疊越多，核間電子云密度就越大，形成的共價(jià)鍵就越牢固。 原子軌道最大重疊原理。,10,共價(jià)鍵的特征,共價(jià)鍵的飽和性 （受自旋相反限制）,一個(gè)原子上的一個(gè)電子只能與另一個(gè)原子上自旋方向相反的一個(gè)電子配對(duì)； 一個(gè)原子中所含未成對(duì)電子數(shù)就是它可能形成共價(jià)鍵的數(shù)目。,11,s-s,s-p,p-p,1.鍵：原子軌道以“頭碰頭”的形式重疊形成的共價(jià)鍵。,共價(jià)鍵的類型（鍵、 鍵、配位鍵）,12,鍵的電子云界面圖,鍵的特點(diǎn)： 電子云重疊程度大，能量低。故鍵比較牢固，是首選成鍵方式。,13,鍵:原子軌道以“肩并肩”式重疊形成的共價(jià)鍵稱為鍵。,鍵特點(diǎn)： 電子云重疊程度較小，較活潑，且鍵一般不能單獨(dú)存在。,14,N2分子的成鍵方式：,15,鍵以“頭碰頭”式成鍵,鍵和鍵 的比較,16,配位鍵,共用電子對(duì)由某個(gè)原子單方提供，另一個(gè)原子提供空軌道。,17,鍵參數(shù)（鍵能、鍵長、鍵角和鍵的極性等）,鍵能(bond energy),在298K 和標(biāo)準(zhǔn)壓力（100kPa）時(shí)，將lmol氣態(tài)分子AB拆開，成為氣態(tài)的A原子和B原子所需要的能量。用符號(hào)E表示，單位kJmol-1。,對(duì)雙原子分子 ： E= DA-B,對(duì)于多原子分子 ：,鍵能越大，化學(xué)鍵越牢固，分子越穩(wěn)定； 單鍵 雙鍵 叁鍵,18,鍵長,分子中兩個(gè)原子核間的平衡距離叫做鍵長。 通常鍵長越短，鍵越牢固。,鍵角 在分子中同一原子形成的兩個(gè)化學(xué)鍵之間的夾角叫鍵角。,19,鍵的極性 非極性共價(jià)鍵：成鍵電子云無偏向、正負(fù)電荷重心重合的共價(jià)鍵。 極性共價(jià)鍵：成鍵電子云有偏向、正負(fù)電荷重心不重合的共價(jià)鍵。,成鍵原子間的電負(fù)性差值越大，鍵的極性就越大。 離子鍵可以看成是極性鍵的極限。,20,8O 2s22p4,6C 2s22p2,問題,H2O的鍵角為什么為104.5 ？,如何解釋CH4分子的空間構(gòu)型？,21,1. 原子在形成分子的過程中,同一原子能量相近的不同類型的原子軌道改變了原有軌道的狀態(tài)(能量、形狀、方向),重新組合成新的軌道雜化軌道(一頭大,一頭小)。雜化軌道具有更強(qiáng)的成鍵能力。,2. 有幾個(gè)原子軌道參加雜化,就能組合成幾個(gè)雜化軌道。,基本要點(diǎn),三、雜化軌道理論,22,3. 雜化軌道的空間取向是取盡可能大的鍵角,使相互的排斥作用達(dá)到最小，形成的鍵更穩(wěn)定。,兩個(gè)雜化軌道：直線形 三個(gè)雜化軌道：平面三角形 四個(gè)雜化軌道：正四面體形 ,23,a ) 按參加雜化的軌道分類 s p 型 sp 雜化、sp2 雜化和 sp3 雜化 ； s p d 型 sp3 d 雜化、 sp3 d2 雜化等 。,雜化軌道的類型,24,b ) 按雜化軌道能量是否一致分類 等性雜化， 如 C 的 sp3 雜化 4 條 sp3 雜化軌道能量一致。,25,同一層上1個(gè)s軌道和l個(gè)p軌道間進(jìn)行雜化，叫做sp雜化。其雜化所形成的軌道，叫做sp雜化軌道。（直線型）,sp雜化,BeCl2的形成過程,4Be 2s2,26,sp2雜化,同一層上1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道間的雜化，叫做sp2雜化，其雜化所生成的雜化軌道，叫做sp2雜化軌道。（平面三角形）,5B,27,sp3雜化,同一層上1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道間的雜化，叫做sp3雜化。其雜化所生成的雜化軌道，叫做sp3雜化軌道。（四面體型）,CH4分子形成,6C,28,不等性的sp3雜化,雜化以后的幾個(gè)雜化軌道的能量不完全相等。,O,H,104.5,H,H2O呈V形結(jié)構(gòu),8O,29,N,H,107.3,H,H,NH3分子的空間構(gòu)型,7N,30,雜化軌道類型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系小結(jié),31,四、價(jià)層電子對(duì)互斥理論,分子的幾何構(gòu)型取決於中心原子價(jià)電子層中電子對(duì)的相互排