價(jià)電子對互斥理論

1、價(jià)電子對互斥理論1第1頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日2. 推斷分子或離子空間構(gòu)型的步驟：（1）確定中心原子價(jià)層電子對數(shù) 價(jià)層電子對數(shù) = (中心原子價(jià)電子數(shù) + 配位 原子提供的電子數(shù) - 離子電荷代數(shù)值)/ 2 H和(X)鹵原子各提供一個價(jià)電子，O和S 提供的電子數(shù)為0。 鹵素作為中心原子時，提供的價(jià)電子數(shù)為7。 O、S作為中心原子時，提供的價(jià)電子數(shù)為6。2第2頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日例： 價(jià)電子數(shù) 價(jià)電子對數(shù) NH4+ N = 5 + 4 - 1=8 CCl4 N = 8 NO2 N = 5 ICl2- N = 10 OCl2 N

2、= 8 PO43- N = 5+3 = 84442.5543第3頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日(2) 根據(jù)中心原子價(jià)層電子對數(shù)，找到相應(yīng)電子 對的排布，這種排布方式可使電子對之間的 斥力最小。電子對數(shù) 2 3 4 5 6 電子對排布 直線 平面三角 四面體 三角雙錐 八面體(3) 分子的構(gòu)型取決于中心原子的價(jià)層電子對 數(shù)目及電子對的構(gòu)型。 NH3 CH4 AsH3 SF2 SF4 ClF34第4頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日(4) 配位原子按相應(yīng)的幾何構(gòu)型排布在中心原 子周圍，每1對電子連結(jié)1個配位原子，剩 下未結(jié)合的電子便是孤對電子，孤對電

3、子的 位置會影響分子的空間構(gòu)型。H2O ICl2- SF2 SF4 ClF3 XeF2 XeF4 IF55第5頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日原則: 孤對-孤對的排斥力 孤對-成鍵電子對的 排斥力 成鍵 - 成鍵電子對的排斥力 在包括有多重鍵的分子中,多重鍵作單鍵處理, 多重鍵對成鍵電子對的排斥力大小次序?yàn)? 叁鍵 雙鍵 單鍵 中心原子相同時,配體電負(fù)性變大,鍵角變小。 (由于對成鍵電子對吸引力較大，使共用電子對 離中心原子較遠(yuǎn),占據(jù)空間角度較小). NF3和 NH3 SCl2 和 SF2 配位原子相同時,隨中心原子電負(fù)性變小,鍵角 減小. NH3 PH3 OH2 SH

4、2 P188表 8-116第6頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日7第7頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日8第8頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日9第9頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日10第10頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日五、分子軌道理論問題： B2 、O2 的磁性 （順磁性）？ H2+可以 穩(wěn)定存在，？ 1932年，R. S. Mu lliken F. Hund1. 理論要點(diǎn)： 分子中電子在整個分子范圍內(nèi)運(yùn)動。分子中電子的運(yùn)動狀態(tài)稱為分子軌道。分子軌道是由原子軌道組合成的。(2

5、) 分子軌道數(shù)目與組成的原子軌道數(shù)目相等。(3) 分子總能量為電子所具有能量之和(4) 原子按一定空間位置排列后，電子逐個填 入，構(gòu)成整個分子。11第11頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日(5) 電子在分子軌道中的排布遵守三原則。(6) 原子軌道線性組合應(yīng)符合三原則。(7) 分子軌道有軌道和軌道。2. 不同原子軌道的線性組合(1) s-s重疊：形成一個成鍵軌道 s-s， 一個反鍵軌道 s-s*(2) s-p重疊：形成一個成鍵軌道 s-p， 一個反鍵軌道 s-p*12第12頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日13第13頁，共42頁，2022年，5月20日

6、，14點(diǎn)4分，星期日(3) p-p 重疊：頭碰頭形成軌道 p-p, p-p* 肩并肩形成軌道 p-p , p-p*14第14頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日p-d 重疊：肩并肩形成軌道 p-d ， p-d*15第15頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日(3) p-p 重疊： 頭碰頭形成軌道，肩并肩形成軌道 分別 記作： p-p， p-p* 和 p-p ， p-p*(4) p-d 重疊： 肩并肩形成軌道 p-d ， p-d* (5) d-d 重疊： 肩并肩形成軌道 d-d ， d-d*16第16頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日3

7、. 分子軌道理論的應(yīng)用(1) H2分子的形成 電子排布：( 1s) 2(2) H2+ ：(1s)1 H2電離出一個電子得到H2+ 體系能量下降1，可以穩(wěn)定存在。(3) He2分子： ( 1s) 2 ( 1s*) 2 穩(wěn)定化能相抵 消，不能有效成鍵。 He2分子不會存在。 He2+存在于氦放電管中，形成三電子鍵17第17頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日(4) 第二周期，同核雙原子分子的分子軌道 第二周期同核雙原子分子的分子軌道 能級圖18第18頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日19第19頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日 第二周

8、期，同核雙原子分子的分子軌道 Li，Be， B， C， N 分子軌道為： O， F， Ne的分子軌道為：思考題:為什么會有二套軌道? (書195) 以上不同的排布方式可以用鉆穿效應(yīng)解釋20第20頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日 同核雙原子分子的分子軌道表達(dá)式： Li2 6e KK: 內(nèi)層電子不成鍵, Li2中一個鍵，鍵級為1 Be2 8e 鍵級 = （成鍵電子數(shù)-反鍵電子數(shù)）/ 2 鍵級為0，不存在Be2B2 10e鍵級為1， 2個單電子 鍵，分子有單電子，有順磁性。21第21頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日鍵級為2逆磁性N2 14eC2 12e

9、鍵級為3二個 鍵一個鍵逆磁性問題：N2 + 分子軌道電子排布式如何？并比較N2 + 、N2其穩(wěn)定性。22第22頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日鍵級為2 1個鍵 2個3電子鍵 3電子鍵的鍵能為正常鍵鍵能的一半O2 16e順磁性O(shè)2+O2O2-O2 2-鍵級2.521.51未成對電子數(shù)1210磁性順磁順磁順磁反磁磁矩？作業(yè)：O2+ O2- O2 O2 2- 分子軌道電子排布式如何?鍵級?磁性?穩(wěn)定性?磁矩?鍵長大小的順序？23第23頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日F2 18e鍵級為11 個鍵， 逆磁性Ne2 20e鍵級為0，氖以單原子分子存在。24第

10、24頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日(5) 第二周期異核雙原子分子軌道能級圖遵循能量近似、最大重疊、對稱性原則CO：14 N2 ： 14 有三重鍵，二個鍵一個鍵，逆磁性12 22 32 42 14 52 有三重鍵，二個鍵一個鍵25第25頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日N2 和CO分子軌道符號對照表同核雙原子分子N22s2s2py 2pz2px2py 2pz 2px 異核原子分子CO 34152 6CO與N2的電子數(shù)目相同，互為等電子體。 二個或二個以上的分子(或離子), 它們的原子數(shù)相同，電子數(shù)也相同 等電子體等電子體結(jié)構(gòu)相似，性質(zhì)有一定的相似性

11、26第26頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日例如：CO2 、N2O、 N3-、 NO2+ 問題： 寫出NO、NO+ 、 NO-的分子軌道電子排布式？ 磁性？鍵級？鍵長？穩(wěn)定性？22e中心原子以鍵與配原子相連，整個分子或離子中還有2個34鍵。BO33- 、 CO32- 、 NO3- 為平面三角形構(gòu)型ClO4- 、SO42- 、PO43- 、SiO42-均為四面體結(jié)構(gòu)Xe和I-，XeF2和 IF2- ，XeF4 和IF4- 為等電子體XeO3 和 IO3-是等電子化合物，具有相同的構(gòu)型BN和 C227第27頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日HF分子軌道的

12、形成HF 的分子軌道電子排布式？ 磁性？鍵級？12314非鍵軌道非鍵軌道成鍵軌道非鍵軌道反鍵軌道HF: 12 22 32 14 4 鍵級 = 1 1個 鍵逆磁性分子28第28頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日化學(xué)鍵理論價(jià)鍵理論(VB)雜化軌道理論(HO)價(jià)電子對互斥理論(VSEPR)分子軌道理論(MO)價(jià)鍵理論(VB)簡明扼要不能解釋分子的幾何構(gòu)型,不能解釋分子的磁性雜化軌道理論(HO)可以解釋分子的幾何構(gòu)型，但缺乏預(yù)見性VSEPR可以預(yù)言分子的幾何構(gòu)型，對d0,d5, d10的中心原子有效但不能說明成鍵原理及鍵的強(qiáng)度分子軌道理論(MO)引入分子軌道概念，可以說明分子的成

13、鍵情況，鍵的強(qiáng)弱和分子的磁性。不能解決構(gòu)型問題優(yōu)缺點(diǎn)29第29頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日8-4 金屬鍵理論（自學(xué)內(nèi)容）一、自由電子理論要點(diǎn)：金屬鍵是由共用的、能夠自由流動的自由電子把許多原子粘合在一起組成的。具有金屬光澤，導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，延展性。二、能帶理論：要點(diǎn)： 金屬晶體中所有的價(jià)電子認(rèn)為是屬于整個金 屬原子晶格所有。(2) 分子軌道數(shù)目與形成分子軌道的原子軌道數(shù) 目守恒。30第30頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日(3) 形成分子軌道間能量差很小，能量基本是連 續(xù)的，稱為能帶。 P198 滿帶 空帶 導(dǎo)帶 禁帶 (4) 能帶屬于整個分子

14、 ，每個能帶可以包括 許多相近的能級。 31第31頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日8-5 分子間作用力（自學(xué)內(nèi)容）一、分子間力1. 取向力: 指極性分子間的作用力.2. 誘導(dǎo)力: 極性分子 - 非極性分子之間 極性分子 - 極性分子之間3. 色散力:非極性分子 - 非極性分子之間 極性分子 - 非極性分子之間 極性分子 - 極性分子之間4.特點(diǎn):鍵能小，只有幾個至幾十個kJmol-1，比化學(xué)鍵小1-2個數(shù)量級。32第32頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日(2) 靜電短程力， 不具有方向性和飽和性。(3) 取向力與溫度有關(guān)，誘導(dǎo)力色散力受溫度影 響不

15、大。二、氫鍵具備的條件：1. 分子中心必須有一個與電負(fù)性很大的元素形 成強(qiáng)極性鍵的氫原子。2. 電負(fù)性大的元素的原子必須有孤對電子，而 且半徑要小。三、氫鍵對化合物性質(zhì)的影響分子間氫鍵使化合物熔沸點(diǎn)升高分子內(nèi)氫鍵使化合物熔沸點(diǎn)降低33第33頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日本章作業(yè)：p 20511, 14, 15, 18, 3916 , 17, 21, 2434第34頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日本章數(shù)學(xué)要求 1.熟悉離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵的特點(diǎn)及它們的形 成過程；2.理解晶格能的意義及應(yīng)用BomHaber循環(huán)進(jìn)行計(jì) 算，掌握晶格能對離子化合物熔

16、點(diǎn)、硬度的影響。3. 熟練掌握價(jià)鍵理論、雜化軌道理論、VSEPR理論 和分子軌道理論的基本要點(diǎn)及應(yīng)用。討論分子的 空間幾何構(gòu)型，并由此推出中心原子的雜化態(tài)， 分析化合物的鍵參數(shù)及形成過程； 4. 掌握應(yīng)用分子軌道理論第二周期同核或異核雙原 子分子的分子軌道表達(dá)式，分析鍵參數(shù)；5. 了解分子間力及氫鍵對物質(zhì)的物理性質(zhì)的影響。 35第35頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日NO2: N, 2s2 2p3 2s1 2p4 (sp2)1 (sp2)1 (sp2)1 O 2px1 2py2 34O 2px1 2py2V型，N-O 鍵級1.5，N上有單電子，因此NO2易發(fā)生雙聚，NO2

17、的N上僅有一個單電子，對N-O 成鍵電子對排斥作用較弱，故N-O鍵長縮小，鍵角因34存在，電子互斥作用增大而比120大。因此NO2鍵角為132 1202pz22pz12pz1教材p205 習(xí)題 第16題36第36頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日NO2+: N, 2s2 2p3 2s2 2p2 2s12p3 (sp)1 (sp)1 O 2s2 2px1 34 34O 2s2 2px12py12py22py12pz12pz12pz2NO2+和CO2為等電子體，N采取sp雜化，鍵角為180，2 + 234 N-O鍵級= 1 + 2(1/2) = 2,鍵級最大，鍵長最短。37第

18、37頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日NO2-:N, 2s2 2p3 2s2 2p4 2s12p5 (sp2)2 (sp2)1 (sp2)1 O 2s2 2px1 2py2 34 O 2s2 2px1 2py22pz22pz12pz1NO2和 NO2-中的N均為sp2雜化， 2 + 134, N-O 鍵級1.5,但 NO2-的N有一對孤對電子，對N-O 成鍵電子對排斥作用，使N-O 鍵削弱，鍵長略增，鍵角因?yàn)楣聦﹄娮拥呐懦庾饔枚鴾p少。NO2的N上僅有一個單電子，對N-O 成鍵電子對排斥作用較弱，故N-O鍵長縮小，鍵角因34存在，電子互斥作用增大而比120大。38第38頁，

19、共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日由VSEPR推測Cs+ BrICl 的空間構(gòu)型Cs+與BrICl -為離子鍵。BrICl -中電負(fù)性最小(原子量最大)的鹵素原子為中心原子。中心原子I價(jià)層電子對 = (7+1+1+1) / 2 = 5對 價(jià)電子幾何分布：tbp (三角雙錐體) 中心原子采取sp3d（對應(yīng)“價(jià)鍵理論”sp3d雜化） 分子幾何構(gòu)型：直線型。對于BrICl3 ，畫出幾何構(gòu)型，指出孤對電子數(shù)目，分子構(gòu)型對鍵角做出說明。39第39頁，共42頁，2022年，5月20日，14點(diǎn)4分，星期日Cl2O： O中心原子價(jià)電子對數(shù)目 =(6+1+1)/ 2 = 4 價(jià)電子幾何分布:四面體, sp3 雜化, 分子幾何構(gòu)型,V型，二對孤對電子。 O的電負(fù)性比Cl的電負(fù)性大，對孤對電子的排斥作用小，使得 ClOCl比109大 ClO間為1個鍵,鍵長接近單鍵鍵長ClO2 :Cl中心原子價(jià)電子對數(shù)目 = 7 / 2 = 3.5 sp2 ? sp3 ? 結(jié)合鍵角、鍵長、磁性、是否雙鍵等分析。 鍵角 OClO = 116.5 sp2 , 排除s