分子結(jié)構(gòu)和分子間力(精)

分子結(jié)構(gòu)和分子間力(精)第一頁，共69頁。2.1.1共價鍵的本質(zhì)與特點(diǎn)§2.1

價鍵理論2.1.2共價鍵的鍵型2.1.3鍵參數(shù)第二頁，共69頁。離子鍵理論2.1.1共價鍵的本質(zhì)與特點(diǎn)化學(xué)鍵：分子或晶體中相鄰原子(或離子)之間強(qiáng)烈的吸引作用。化學(xué)鍵理論：金屬鍵理論共價鍵理論第三頁，共69頁。1.量子力學(xué)處理H2分子的結(jié)果兩個氫原子電子自旋方式相反，靠近、重疊，核間形成一個電子概率密度較大的區(qū)域。系統(tǒng)能量降低，形成氫分子。核間距

R0為74pm。共價鍵的本質(zhì)——原子軌道重疊，核間電子概率密度大吸引原子核而成健。第四頁，共69頁。2.價鍵理論基本要點(diǎn)與共價鍵的特點(diǎn)價鍵理論基本要點(diǎn)：未成對價電子自旋方式相反；原子軌道最大程度地重疊。共價鍵的特點(diǎn)：方向性飽和性HClHOHNN第五頁，共69頁。1.σ鍵：

原子軌道沿核間聯(lián)線方向進(jìn)行同號重疊(頭碰頭)。2.1.2共價鍵的類型第六頁，共69頁。2.π鍵：

兩原子軌道垂直核間聯(lián)線并相互平行進(jìn)行同號重疊(肩并肩)。第七頁，共69頁。3.配位鍵形成條件：成鍵原子一方有孤對電子，另一方有空軌道。例：OC第八頁，共69頁?！?.1.3

鍵參數(shù)4鍵矩與部分電荷3鍵角2鍵長1鍵能第九頁，共69頁。在雙原子分子中，于100kPa下將氣態(tài)分子斷裂成氣態(tài)原子所需要的能量。D(H—Cl)=432kJ·mol-1,

D(Cl—Cl)=243kJ·mol-1在多原子分子中，斷裂氣態(tài)分子中的某一個鍵，形成兩個“碎片”時所需要的能量叫做此鍵的解離能。1鍵能鍵解離能（D）第十頁，共69頁。H2O(g)=2H(g)+O(g)

原子化能Eatm：氣態(tài)的多原子分子的鍵全部斷裂形成各組成元素的氣態(tài)原子時所需要的能量。例如：鍵能、鍵解離能與原子化能的關(guān)系：雙原子分子：鍵能=鍵解離能

E(H－Ｈ)=D(H－Ｈ)多原子分子：原子化能=全部鍵能之和

Ｅatm(H2O)=2Ｅ(O－H)鍵焓與鍵能近似相等，實驗測定中，常常得到的是鍵焓數(shù)據(jù)。第十一頁，共69頁。鍵能與標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變4H(g)+2O(g)

2H2(g)+O2(g)2H2O(g)4E(O—H)E(OO)............第十二頁，共69頁。分子中兩原子核間的平衡距離稱為鍵長。例如，H2分子，l=74pm。－－－－－－－－2鍵長第十三頁，共69頁。由表數(shù)據(jù)可見，H－F，H－Cl，H－Br，H－I鍵長依次遞增，而鍵能依次遞減；單鍵、雙鍵及叁鍵的鍵長依次縮短，鍵能依次增大，但與單鍵并非兩倍、叁倍的關(guān)系。第十四頁，共69頁。鍵角和鍵長是反映分子空間構(gòu)型的重要參數(shù)，它們均可通過實驗測知。3鍵角N:FFFC=CHHHHN:HHHP:HHHH第十五頁，共69頁。鍵矩是表示鍵的極性的物理量記作μ。μ=q·l式中q為電量，l為核間距。μ為矢量，例如，實驗測得H－Cl4鍵矩與部分電荷第十六頁，共69頁。鍵參數(shù)小結(jié)：鍵的極性——鍵矩(μ)鍵的強(qiáng)度鍵級(B·O)鍵能(E)分子的空間構(gòu)型鍵角()鍵長(l)第十七頁，共69頁?；疽c(diǎn)：成鍵時能級相近的價電子軌道混合雜化，形成新的價電子軌道——雜化軌道。雜化前后軌道數(shù)目不變。雜化后軌道伸展方向，形狀發(fā)生改變。2.2雜化軌道第十八頁，共69頁。CH4的空間構(gòu)型為正四面體C：2s22p21.sp3雜化第十九頁，共69頁。sp3第二十頁，共69頁。四個sp3雜化軌道第二十一頁，共69頁。B：2s22p12.sp2雜化BF3的空間構(gòu)型為平面三角形第二十二頁，共69頁。sp2sp2雜化第二十三頁，共69頁。三個sp2雜化軌道第二十四頁，共69頁。Be：2s23.sp雜化BH2的空間構(gòu)型為直線形HHBespsp雜化Be采用sp雜化生成BeH2第二十五頁，共69頁。兩個sp雜化軌道第二十六頁，共69頁。4.不等性sp3雜化第二十七頁，共69頁。

第二十八頁，共69頁。sp3d雜化第二十九頁，共69頁。sp3d2雜化第三十頁，共69頁。小結(jié)：雜化軌道的類型與分子的空間構(gòu)型中心原子Be(ⅡA)B(ⅢA)C,Si(ⅣA)N,P(ⅤA)O,S(ⅥA)Hg(ⅡB)直線形三角形四面體三角錐V型雜化軌道類型sp sp2sp2 不等性sp3s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p參加雜化的軌道2443雜化軌道數(shù)成鍵軌道夾角分子空間構(gòu)型實例第三十一頁，共69頁。思考題：解釋CH4，C2H2，CO2的分子構(gòu)型。已知：C2H2，CO2均為直線型；的構(gòu)型為：C=CHHHH第三十二頁，共69頁。中心原子的價層電子對數(shù)的計算方法可用公式：（V/2－３ｎ）計算式中：V為中心原子與配位原子價電子數(shù)之和（若有電荷，必須計入）n為分子中非氫配位原子之和2.3價電子對互斥理論ABx分子的空間構(gòu)型決定于中心原子的價層電子對數(shù)：第三十三頁，共69頁。2對第三十四頁，共69頁。3對第三十五頁，共69頁。4對第三十六頁，共69頁。5對第三十七頁，共69頁。6對第三十八頁，共69頁。孤對電子對分子空間構(gòu)型的影響A、

孤對電子對：原子中未參與共價鍵的價電子對B、

孤對電子對的計算：按下式：Lp=Vp–N式中：Lp孤對電子對數(shù)；Vp價電子對數(shù)；N配位原子數(shù)第三十九頁，共69頁。孤對電子對分子空間構(gòu)型的影響

AB3EAB2E2AB4第四十頁，共69頁。孤對電子對分子空間構(gòu)型的影響AB4EAB3E2AB2E3AB5第四十一頁，共69頁。孤對電子對分子空間構(gòu)型的影響AB6AB5EAB4E2第四十二頁，共69頁。2.4.1分子軌道§2.4

分子軌道理論*2.4.4關(guān)于原子軌道和分子軌道的對稱性2.4.3異核雙原子分子2.4.2同核雙原子分子第四十三頁，共69頁。分子軌道：是以多個原子核為中心構(gòu)成的多中心軌道，分子軌道波函數(shù)也是Schrodinger方程的解?？梢圆扇≡榆壍谰€性組合的方法求得分子軌道的波函數(shù)。例如：A+B→ABⅡⅡⅠ2.4.1分子軌道第四十四頁，共69頁。成鍵三原則：①能量相近②對稱性匹配③最大重疊第四十五頁，共69頁。反鍵分子軌道成鍵分子軌道原子軌道原子軌道1s1sσ*1sσ1s節(jié)面原子軌道與分子軌道的形狀。原子軌道與分子軌道的能量。第四十六頁，共69頁。原子軌道與分子軌道的形狀。2pZ,A2pZ,A2pZ,B2pZ,B原子軌道分子軌道反鍵成鍵第四十七頁，共69頁。2pZ,A2pZ,B原子軌道分子軌道反鍵成鍵原子軌道與分子軌道的形狀。第四十八頁，共69頁。鍵級B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=3鍵級第四十九頁，共69頁。O2(O,F)2.4.2同核雙原子分子第二周期同核雙原子分子第五十頁，共69頁。N2（B,C,N)第二周期同核雙原子分子第五十一頁，共69頁。分子軌道電子排布式：或或有兩個三電子π鍵，具有順磁性。:OO:鍵級B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=3第五十二頁，共69頁。HF分子的電子構(gòu)型：2.4.3異核雙原子分子第五十三頁，共69頁。*2.4.4關(guān)于原子軌道和

分子軌道的對稱性第五十四頁，共69頁。第五十五頁，共69頁。

π對稱：繞x軸旋轉(zhuǎn)180°，形狀不變，符號改變。例如：原子軌道pz，py，dxy，dxz，dyz為π對稱。第五十六頁，共69頁。2.5分子間作用力2.5.1分子間的吸引作用2.5.2氫鍵第五十七頁，共69頁。非極性分子的瞬時偶極之間的相互作用分子間具有吸引作用的根本原因：任何分子都有正、負(fù)電中心；任何分子都有變形的性能。由于瞬時偶極而產(chǎn)生的分子間相互作用。2.5.1分子間的吸引作用1.色散作用(色散力)：一大段時間內(nèi)的大體情況色散力與分子極化率有關(guān)。α大,色散力大。每一瞬間第五十八頁，共69頁。2.誘導(dǎo)作用(誘導(dǎo)力)：決定誘導(dǎo)作用強(qiáng)弱的因素：極性分子的偶極矩：μ愈大，誘導(dǎo)作用愈強(qiáng)。非極性分子的極化率：α愈大，誘導(dǎo)作用愈強(qiáng)。由于誘導(dǎo)偶極而產(chǎn)生的分子間相互作用。分子離得較遠(yuǎn)分子靠近時第五十九頁，共69頁。兩個極性分子相互靠近時，由于同極相斥、異極相吸，分子發(fā)生轉(zhuǎn)動，并按異極相鄰狀態(tài)取向，分子進(jìn)一步相互靠近。3.取向作用(趨向力)：兩個固有偶極間存在的同極相斥、異極相吸的定向作用稱為取向作用。分子離得較遠(yuǎn)趨向誘導(dǎo)第六十頁，共69頁。思考：1.取向作用的大小取決于什么因素？2.極性分子之間除了有取向作用以外，還有什么作用？第六十一頁，共69頁。分子間力是三種吸引力的總稱，其大小一般為幾kJ·mol－1，比化學(xué)鍵小1－2個數(shù)量級。分子間的吸引作用(×10－22

J)第六十二頁，共69頁。分子間力的特點(diǎn)：不同情況下，分子間力的組成不同。例如，非極性分子之間只有色散力；極性分子之間有三種力，并以色散力為主，僅僅極性很大的H2O分子例外。分子間力作用的范圍很小(一般是300－500pm)。分子間作用力較弱，既無方向性又無飽和性。第六十三頁，共69頁。分子量色散作用分子間力沸點(diǎn)熔點(diǎn)水中溶解度HeNeArKrXe小大小大小大小大低高小大決定物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)、氣化熱、熔化熱、蒸氣壓、溶解度及表面張力等物理性質(zhì)的重要因素。分子間力的意義：第六十四頁，共69頁。2.5.2氫鍵第六十五頁，共69頁。

HFHClHBrHI沸點(diǎn)/0C－85.0－66.7－35.419.9極化率小大色散作用弱強(qiáng)沸點(diǎn)低高HF為何反常的高？原因——存在氫鍵。HF分子中，共用電子對強(qiáng)烈偏向電負(fù)性大的F原子一側(cè)。在幾乎裸露的H原子核與另一個HF分子中F原子的某一孤對電子之間產(chǎn)生的吸引作用稱為氫鍵。第六十六頁，共69頁。氫鍵的形成條件：分子中有H和電負(fù)性大、半徑小