分子結(jié)構(gòu)基本性質(zhì)和結(jié)構(gòu)Molecularstrcture

1、分子結(jié)構(gòu)基本性質(zhì)和結(jié)構(gòu)Molecular strcture 共價(jià)鍵的形成第二節(jié) 共價(jià)鍵原子之間通過(guò)原子軌道的重疊（共用電子對(duì)）所形成的相互作用，叫做共價(jià)鍵。共價(jià)鍵的表示方法：結(jié)構(gòu)式一根短線來(lái)表示一對(duì)共用電子對(duì)，如：HH、HCl、OCO等共價(jià)鍵形成的化合物是共價(jià)化合物不同的非金屬元素的原子間形成的化合物一般都是共價(jià)化合物。H2O、H2 、 O2共價(jià)化合物（二）價(jià)鍵理論價(jià)鍵理論又稱(chēng)電子配對(duì)法1.電子配對(duì)原理具有自旋相反的成單電子的原子相互接近時(shí)，原子軌道疊，核間電子云密度增大，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)的電子，就能與幾個(gè)自旋相反的電子配對(duì)成鍵。第二節(jié) 共價(jià)鍵分析下列物質(zhì)中共價(jià)鍵的形成F

2、2、NH3、H2O （二）價(jià)鍵理論2.最大重疊原理形成共價(jià)鍵的原子軌道重疊越多，核間電子云的密度越大，形成的共價(jià)鍵越牢固。原子軌道盡可能采取最大重疊的方向形成共價(jià)鍵。第二節(jié) 共價(jià)鍵第二節(jié) 共價(jià)鍵 （三）共價(jià)鍵的類(lèi)型 鍵按成鍵重疊方式： 鍵第二節(jié) 共價(jià)鍵鍵：原子軌道沿鍵軸（成鍵核間連線，設(shè)為x軸）以“頭碰頭” 方式進(jìn)行重疊，重疊部分沿鍵軸呈圓柱形對(duì)稱(chēng)分布。如s-s、s-px 和px-px 軌道重疊。第二節(jié) 共價(jià)鍵 鍵的特點(diǎn)：沿著對(duì)稱(chēng)軸分布，可以任意旋轉(zhuǎn)；重疊程度大，較穩(wěn)定，不易斷裂，化學(xué)活性小，可以獨(dú)立存在于兩原子之間。 第二節(jié) 共價(jià)鍵 2.鍵 兩個(gè)原子的原子軌道沿著鍵軸方向以“肩并肩”的方式發(fā)

3、生重疊。 第二節(jié) 共價(jià)鍵 鍵特點(diǎn)：不能繞著鍵軸任意旋轉(zhuǎn)，重疊程度較小，不穩(wěn)定，化學(xué)反應(yīng)中易斷裂。 分析N2如何形成共價(jià)鍵？N N第二節(jié) 共價(jià)鍵N的核外電子排布式：1s22s23p3N2分子中的共價(jià)叁鍵，兩個(gè)N原子以一個(gè)鍵和兩個(gè)鍵結(jié)合，N2分子的結(jié)構(gòu)可表示為NN。第二節(jié) 共價(jià)鍵結(jié)論：原子軌道重疊形成共價(jià)鍵時(shí)，首先以“頭碰頭”最大程度重疊產(chǎn)生鍵，其次以“肩并肩”側(cè)面重疊形成鍵。鍵可以單獨(dú)存在，而鍵不能單獨(dú)存在，只能與鍵共存于雙鍵或叁鍵中。穩(wěn)定性是鍵 鍵分析NH4+中的化學(xué)鍵H+N :HHH.HN :HHH. +氨分子中氮原子的最外電子層上有一對(duì)未與其他原子共用的電子，這對(duì)電子稱(chēng)為孤對(duì)電子第二節(jié) 共

4、價(jià)鍵（四）配位鍵 共價(jià)鍵形成時(shí)，共用電子對(duì)僅由一個(gè)原子單獨(dú)提供，這樣形成的共價(jià)鍵稱(chēng)為配位共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱(chēng)配位鍵。 配位鍵的形成條件：提供共用電子對(duì)的原子價(jià)電子層有孤對(duì)電子；接受共用電子對(duì)的原子價(jià)電子層有空軌道。配位鍵的表示方法A(配位原子)B(中心原子)提供孤對(duì)電子提供空軌道第二節(jié) 共價(jià)鍵（五）共價(jià)鍵的特點(diǎn) 1.共價(jià)鍵的飽和性 一個(gè)電子與另一個(gè)電子配對(duì)后，就不能再與其它原子的電子配對(duì)。 例如，氫原子只有一個(gè)未成對(duì)電子，只能形成一個(gè)共價(jià)鍵。稀有氣體原子沒(méi)有未成對(duì)電子，原子間不能成鍵，常以單原子的形式存在。第二節(jié) 共價(jià)鍵 2.共價(jià)鍵的方向性 共價(jià)鍵形成時(shí)，成鍵電子的原子軌道重疊程度越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定。

5、 s軌道球形對(duì)稱(chēng)，p、d、f軌道在空間都有一定的伸展方向。原子軌道的伸展方向和最大重疊原理決定了共價(jià)鍵具有方向性。第二節(jié) 共價(jià)鍵HCl分子的形成，以（a）的方式重疊為有效成鍵：價(jià)鍵理論價(jià)鍵理論又稱(chēng)電子配對(duì)法1.電子配對(duì)原理具有自旋相反的成單電子的原子相互接近時(shí)，原子軌道疊，核間電子云密度增大，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)的電子，就能與幾個(gè)自旋相反的電子配對(duì)成鍵。知識(shí)回顧價(jià)鍵理論2.最大重疊原理形成共價(jià)鍵的原子軌道重疊越多，核間電子云的密度越大，形成的共價(jià)鍵越牢固。原子軌道盡可能采取最大重疊的方向形成共價(jià)鍵。知識(shí)回顧思考：不同的分子為什么有不同的結(jié)構(gòu)？二、雜化軌道理論價(jià)鍵理論說(shuō)明了共價(jià)

6、鍵的形成，解釋了共價(jià)鍵的方向性和飽和性，但闡明多原子分子的空間構(gòu)型卻遇到困難。鮑林和斯萊脫在價(jià)鍵理論的基礎(chǔ)上提出了雜化軌道理論。Linus Pauling （一）雜化軌道理論要點(diǎn)原子在形成分子時(shí)，同一原子中能量相近的不同原子軌道相互混合，組合成一組新的原子軌道，稱(chēng)為雜化軌道。軌道重新組合的過(guò)程稱(chēng)為雜化。 （一）雜化軌道理論要點(diǎn)注意！雜化軌道的數(shù)目等于參加雜化的原子軌道的總數(shù)。雜化軌道的成鍵能力增強(qiáng)：雜化后的軌道形狀發(fā)生改變，一端突出肥大，因此，形成共價(jià)鍵時(shí)重疊程度增大，共價(jià)鍵更穩(wěn)定。（二）雜化軌道的類(lèi)型雜化2雜化 3雜化 4.不等性雜化 雜化 以BeCl2分子的形成為例：（ Be: 1s2 2

7、s2 ） 2雜化：以BF3分子的形成為例。（ B: 2s22p1 ）3. sp3雜化 以CH4分子的形成為例：（ C: 2s22p2） sp3等性雜化 CH4分子的空間構(gòu)型以上所討論的每種雜化形成的雜化軌道都是完全相同的，稱(chēng)等性雜化。3不等性雜化 H2O和NH3分子中的O原子、N原子都屬于sp3不等性雜化。 O原子的sp3不等性雜化N :HHH.第二節(jié) 共價(jià)鍵3不等性雜化 H2O和NH3分子中的O原子、N原子都屬于sp3不等性雜化。 H2O分子的空間構(gòu)型第二節(jié) 共價(jià)鍵sp3不等性雜化NH3分子的空間構(gòu)型 H2O和NH3分子中的O原子、N原子都屬于sp3不等性雜化。 三、共價(jià)鍵參數(shù)（一）鍵長(zhǎng) 鍵

8、長(zhǎng)是成鍵原子核間的平均距離，單位常用pm（皮米）。共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越小，共價(jià)鍵越強(qiáng)，形成的共價(jià)鍵就越牢固。相同原子間的鍵長(zhǎng)順序是：?jiǎn)捂I雙鍵叁鍵。 能夠表征共價(jià)鍵性質(zhì)的物理量稱(chēng)為共價(jià)鍵參數(shù)。共價(jià)鍵參數(shù)主要有鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角。例： CC鍵長(zhǎng)為154 pm； CC鍵長(zhǎng)為134pm； CC鍵長(zhǎng)為120 pm 第二節(jié) 共價(jià)鍵 （二）鍵能 鍵能是衡量化學(xué)鍵強(qiáng)弱的物理量，常用單位是kJ/mol。在298K、下，將1mol氣態(tài)分子AB解離成氣態(tài)基態(tài)原子A和B所需要的能量稱(chēng)為鍵解離能。第二節(jié) 共價(jià)鍵一些雙原子分子的鍵能和某些鍵的平均鍵能 鍵能越大，化學(xué)鍵越牢固，含有該鍵的分子就越穩(wěn)定。鍵能大小順序?yàn)槿I雙鍵單鍵。

9、第二節(jié) 共價(jià)鍵 （三）鍵角 鍵角是分子中共價(jià)鍵之間的夾角，是決定分子幾何構(gòu)型的主要參數(shù)。根據(jù)分子中的鍵角和鍵長(zhǎng)可確定分子的空間構(gòu)型。四、分子晶體和原子晶體晶體按其結(jié)構(gòu)微粒和作用力的不同可以分金屬晶體離子晶體分子晶體原子晶體 （一）分子晶體 晶格點(diǎn)是分子。非金屬單質(zhì)和某些化合物在降溫凝聚時(shí)都能形成分子晶體。 特點(diǎn)：此類(lèi)晶體的熔點(diǎn)低、硬度小、揮發(fā)性較大，常溫常壓下呈氣態(tài)或液態(tài)。固態(tài)或熔融狀態(tài)下均不導(dǎo)電，其溶解遵守“相似相溶”原理。 例如：O2、CO2是氣體，乙醇、醋酸是液體。 （二）原子晶體 晶格點(diǎn)是原子，原子間以共價(jià)鍵相結(jié)合，形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，破壞這類(lèi)化學(xué)鍵需要消耗較多的能量。 特點(diǎn)：熔點(diǎn)和

10、沸點(diǎn)很高，硬度很大。一般不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱、溶解性差。多數(shù)原子晶體為絕緣體，有些如硅、鍺等是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料。 例如金剛石、硅晶體、SiO2、SiC等。在原子晶體中不存在單個(gè)的小分子，整個(gè)晶體看作是一個(gè)巨型分子。第三節(jié) 分子間作用力和氫鍵一、分子的極性 根據(jù)共價(jià)分子中正、負(fù)電荷重心是否重合，將分子分為極性分子和非極性分子。正、負(fù)電荷重心不重合的分子稱(chēng)為極性分子；正、負(fù)電荷重心重合的分子稱(chēng)為非極性分子。 第三節(jié) 分子間作用力和氫鍵分子的極性鍵的極性分類(lèi)1.極性分子2.非極性分子 1.極性共價(jià)鍵2.非極性共價(jià)鍵聯(lián)系雙原子分子兩者統(tǒng)一多原子分子兩者不一定統(tǒng)一（與電負(fù)性和分子空間構(gòu)型有關(guān) ）分子的極性與鍵

11、的極性例如，CO2、BeCl2、CH4等分子，結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，鍵的極性可以抵消是非極性分子；H2O、H2S分子，空間構(gòu)型是角形，NH3分子空間構(gòu)型為三角錐，分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，正、負(fù)電荷重心不重合，都是極性分子。 雙原子分子雙原子分子極性鍵非極性鍵極性分子HCl，CO，NO非極性分子H2，O2，N2分子極性與鍵的極性一致多原子分子多原子分子都是非極性鍵有極性鍵幾何結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)幾何結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)非極性分子如：CO2，CH4極性分子如：NH3，H2O非極性分子P4，C60CO2H2ONH3CH4 二、分子間作用力1873年荷蘭物理學(xué)家范德華提出了分子間存在著作用力，由此分子間作用力也稱(chēng)為范德華力。分子間作用力根據(jù)產(chǎn)

12、生的原因和特點(diǎn)，可以分為取向力、誘導(dǎo)力和色散力。 分子間作用之于力的特點(diǎn)： 1.是靜電引力，作用能比化學(xué)鍵小 12個(gè)數(shù)量級(jí)；2.作用范圍只有幾十到幾百pm；3.不具有方向性和飽和性；4.大多數(shù)分子以色散力為主。荷蘭物理學(xué)家范德華第三節(jié) 分子間作用力和氫鍵（一）取向力 極性分子相互接近時(shí)，兩極因電性的同性相斥、異性相吸，使分子發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，稱(chēng)之為取向。極性分子的固有偶極而產(chǎn)生的相 互作用力，稱(chēng)為取向力。 第三節(jié) 分子間作用力和氫鍵 （二）誘導(dǎo)力 極性分子和非極性分子相互作用力。第三節(jié) 分子間作用力和氫鍵 （三）色散力 非極性分子瞬間偶極而產(chǎn)生的相互作用力。色散力存在于所有分子之間，并且是一種主要

13、的作用力。結(jié)論：非極性分子之間，只有色散力；極性分子與非極性分子之間，既有誘導(dǎo)力也有色散力；而極性分子與極性分子之間，存在著取向力、誘導(dǎo)力和色散力。第三節(jié) 分子間作用力和氫鍵 結(jié)論： 結(jié)構(gòu)相似的同系列物質(zhì)，相對(duì)分子量越大，分子間作用力越強(qiáng)。 鹵素單質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)鹵素單質(zhì)F2Cl2Br2I2分子量3871160254熔點(diǎn)/-219.6-101-7.2113.5沸點(diǎn)/-188.1-34.658.78184.4 三、氫鍵HF、NH3、H2O的沸點(diǎn)比同族氫化物反常的高，表明它們分子間存在著另一種特殊的作用力，這種作用力就是氫鍵。 氫鍵的形成凡和非金屬性很強(qiáng)的原子（N、O、F）形成共價(jià)鍵的氫原子還可以與

14、另一個(gè)電負(fù)性大、半徑小且外層有孤對(duì)電子的Y原子相互作用，這種相互作用稱(chēng)為氫鍵。 XHY形成條件須有“HX” X-電負(fù)性大、半徑小，與氫原子形成共價(jià)鍵 Y原子半徑很小且吸引電子能力強(qiáng)（N、O、F）外層有孤對(duì)電子，與氫形成氫鍵（一）氫鍵的形成（一）氫鍵的形成 X-電負(fù)性大、半徑小，與氫原子形成共價(jià)鍵 Y-電負(fù)性大、半徑小，外層有孤對(duì)電子，與氫形成氫鍵 氫鍵的表示：XHY X，Y=F、O、N （虛線所示為氫鍵） H2O分子間氫鍵 氫鍵的特點(diǎn): 1.氫鍵的鍵能化學(xué)鍵弱得多，一般在42 kJmol-1 下，它比但比分子間作用力強(qiáng)。 2.氫鍵具有飽和性和方向性。飽和性是共價(jià)鍵H原子通常只能形成1個(gè)氫鍵；方向性是以H原子為中心的3個(gè)原子X(jué)HY盡可能在一條直線上。 因此，氫鍵看作是較強(qiáng)的、有方向性和飽和性的分子間作用力。（二）氫鍵的類(lèi)型 氫鍵可分為分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵兩種。水分子間、HF分子間或HF與水分子間形成的都是分子間氫鍵。鄰硝基苯酚可以形成分子內(nèi)氫鍵。 HFHFHFHFHFH