山東省年高中化學(xué)化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)

1、 第一章原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)第二節(jié)化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)2021/8/8 星期日1第一章原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)第二節(jié)化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu) 一、電負(fù)性 元素原子吸引電子能力大小的一個相對數(shù)值。規(guī)定： Li=1.0 或 F=4.0 其他元素都與其相比較而得出相對值。 從教材表1-5可以看出： 電負(fù)性的數(shù)值越大，其原子吸引電子的能力越強(qiáng)； 電負(fù)性的數(shù)值越小，其原子吸引電子的能力越弱。2021/8/8 星期日2二、離子鍵1.化學(xué)鍵： 分子或晶體中直接相鄰的兩個或多個原子或離子之間強(qiáng)烈的相互作用稱為化學(xué)鍵。 2.離子鍵： 以氯化鈉的生成為例： 2Na + Cl2 = 2NaCl化學(xué)鍵有離子鍵、共價鍵、金屬鍵等。2021

2、/8/8 星期日3 即： Na(3s1 ) -e Na+(2s22p6) Cl(3s23p5) e Cl-(3s23p6) Na+ + Cl- Na+ Cl- 2021/8/8 星期日4注意： 正、負(fù)離子一旦形成，它們之間既有吸引力又有排斥力。開始吸引力大于排斥力，使兩者逐趨靠近。當(dāng)吸引力與排斥力達(dá)到平衡狀態(tài)時，整個體系的能量就將低到最低，正、負(fù)離子之間即形成了穩(wěn)定的化學(xué)鍵。該類化學(xué)鍵就稱為離子鍵。 離子鍵的特點(diǎn)： 既無方向性， 又無飽和性。2021/8/8 星期日5三、共價鍵 1.共價鍵的形成 兩個氫原子相互靠近時的情形：2021/8/8 星期日6從上圖可以看出： 在分子中只有自旋方向相反的

3、2個電子才能占據(jù)同樣的空間軌道，才可成鍵。 共價鍵的本質(zhì)：是原子軌道的重疊，重疊程度越大該共價鍵就越穩(wěn)定。 形成共價鍵應(yīng)具備的條件是： （1）兩原子中有未成對電子（單電子）且其自旋方向必須相反。 （2）兩原子軌道要沿著最大重疊方向進(jìn)行重疊，才能形成穩(wěn)定的共價鍵（即最大重疊原理）。2021/8/8 星期日72.共價鍵的特性 （2）方向性 在形成共價鍵時，成鍵電子的電子云重疊愈多，核間電子云密度愈大，形成的共價鍵愈牢固。 因此，共價鍵的形成盡可能沿著電子云密度最大的方向，這就是共價鍵的方向性。（1）飽和性 由于只有自旋方向相反的未成對電子才能成鍵，因此當(dāng)一個電子和另一個電子配對后，能不能再跟第三個

4、原子的電子配對成鍵。這就是共價鍵的飽和性。 2021/8/8 星期日83.共價鍵的類型（1）鍵:原子軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的鍵，叫鍵。 如 H2、 HC1。（2）鍵:原子軌道以“肩并肩”方式重疊形成的鍵，叫鍵。如：N2分子， 鍵型 重疊方式 對稱情況 重疊程度 鍵能 化學(xué)活潑性 頭碰頭 沿鍵軸方向圓柱形對稱 大 大 不活潑 肩并肩 鏡面反對稱 小 小 活潑（易反應(yīng)） 鍵如：ss spx pxpx 鍵如：pypy pzpz2021/8/8 星期日9頭碰頭,形成鍵肩并肩,形成鍵2021/8/8 星期日10重鍵情況：單鍵： 鍵 重鍵：雙鍵： 鍵鍵 叁鍵： 鍵2個鍵 4.配位鍵：共用電子對由一個

5、原子單獨(dú)提供而形成的鍵，叫配位鍵。 配位鍵形成的條件：其中一個原子的價電子層有孤對電子，另一個原子的價電子層有可接受孤對電子的空軌道，如CO、NH4+、H3NAgNH3+2021/8/8 星期日11例如氮分子的結(jié)構(gòu) 所有的雙、叁鍵中，一個是鍵，其余的均為鍵；鍵可單獨(dú)存在，鍵不能單獨(dú)存在。2021/8/8 星期日12 鍵 與鍵的比較 2021/8/8 星期日13 根據(jù)價鍵理論，碳原子由基態(tài)獲得能量變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)后，4個單電子的能量是不相同的。但實驗測得：在CH4分子中，4個CH鍵的鍵能相同，鍵長相等，鍵角均為109.5，分子為正四面體的空間構(gòu)型。如何解釋？ 發(fā)現(xiàn)了問題：2021/8/8 星期日14

6、同理，按價鍵理論解釋H2O和NH3分子的形成時，HOH和NNH均應(yīng)90，而實驗測定值分別為104.5和108；當(dāng)用價鍵理論解釋多原子分子中價鍵的形成時遇到了困難時，為了解釋這些事實，泡林(Pauling) 于1931年在電子配對理論的基礎(chǔ)上提出雜化軌道理論作為對價鍵理論的補(bǔ)充和發(fā)展（二）雜化軌道理論2021/8/8 星期日151.雜化軌道理論的要點(diǎn)該原子中不同類型的能量相近的原子軌道可能混合起來，重新組合成一組新的原子軌道。同一原子中的n個原子軌道參加雜化，只能得到n個新的雜化軌道，且這些雜化軌道的能量相等。雜化軌道比原來未雜化的軌道成鍵能力增強(qiáng)了，形成的分子更加穩(wěn)定。雜化軌道成鍵時均形成鍵。

7、2021/8/8 星期日162.雜化軌道理論的過程 雜化軌道理論認(rèn)為，在同一原子中能量相近的不同類型的幾條原子軌道混雜起來，重新組成同等數(shù)目的能量完全相同的雜化原子軌道。在原子形成分子的過程中，經(jīng)過激發(fā)、雜化、軌道重迭等過程，這就是雜化軌道理論的過程。 (1)激發(fā): 如在CH4形成的分子時，碳原子欲與4個氫結(jié)合，必定要從2s軌道的一個電子激發(fā)到2pz軌道上，才有4個未成對電子分別與四個氫結(jié)合成鍵。在成鍵過程中，激發(fā)和成鍵是同時發(fā)生的，從基態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)所需的能量，可由形成更多的共價鍵而放出更多的能量來補(bǔ)償。2021/8/8 星期日17(2)雜化: 處于激發(fā)態(tài)的幾條不同類型的原子軌道進(jìn)一步線性組合

8、成一組新的軌道，這種軌道重新組合的過程叫雜化。雜化后形成的新軌道稱為雜化軌道。(3)軌道重疊: 雜化軌道的電子云分布更為集中，故雜化軌道的成鍵能力比未雜化的原子軌道的成鍵能力強(qiáng)。雜化軌道與其它原子成鍵時，同樣要滿足原子軌道最大重疊原理，原子軌道重疊愈多，形成的化合物愈穩(wěn)定。化合物的空間構(gòu)型也是由滿足原子軌道最大重疊的方向決定的。2021/8/8 星期日183.雜化軌道的類型和分子的空間構(gòu)型 sp3雜化與甲烷分子的空間構(gòu)型 sp3雜化軌道甲烷2021/8/8 星期日19 sp2雜化與乙烯分子的空間構(gòu)型 sp2雜化軌道乙烯、氟化硼2021/8/8 星期日20 乙烯分子2021/8/8 星期日21

9、sp雜化與乙炔分子的空間構(gòu)型 sp雜化軌道乙炔、氯化鈹（BeCl2）2021/8/8 星期日22 不等性雜化與NH3和H2O分子結(jié)構(gòu) NH3的結(jié)構(gòu) - sp3不等型雜化2021/8/8 星期日23 H2O的結(jié)構(gòu)-sp3不等型雜化2021/8/8 星期日24三、氫鍵 水的締合2021/8/8 星期日25形成氫鍵的條件：（氫鍵通常用 X-HY來表示） X、Y為電負(fù)性大且原子半徑較小的原子，如F、O、N等。 X-HY三原子在一條直線上注意：氫鍵不是化學(xué)鍵，是分子間的力。2021/8/8 星期日26本次課基本要求了解氫鍵的有關(guān)知識；掌握離子鍵、共價鍵、雜化軌道理論等有關(guān)知識；明確元素電負(fù)性的意義。2021/8/8 星期日27思考題1、離子鍵、共價鍵是怎樣形成的？2、共價鍵形成的條件是什么？為什么共價鍵具有方向性和飽和性，而離子鍵沒有？3、某化合物的分子是由原子序數(shù)為6的原子和原子序數(shù)為8的兩個原子