分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)：1.分子的幾何形狀分子中原子按照一定的規(guī)律結(jié)合，使得分子在空間呈現(xiàn)一定的幾何形狀。2.化學鍵原子結(jié)合態(tài)（比如分子）中相鄰原子間較強烈的相互作用。這種結(jié)合力的大小常用鍵能表示，大約在125~900kJ·mol-1之間?；瘜W鍵一般分為離子鍵、共價鍵兩大類.共價鍵又包括配位鍵和金屬鍵。2通過閱讀文學作品，我們能提高文學鑒賞水平，培養(yǎng)文學情趣；分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)分子結(jié)構(gòu)：通過閱讀分子結(jié)構(gòu)：1.分子的幾何形狀

分子中原子按照一定的規(guī)律結(jié)合，使得分子在空間呈現(xiàn)一定的幾何形狀。2.化學鍵原子結(jié)合態(tài)（比如分子）中相鄰原子間較強烈的相互作用。這種結(jié)合力的大小常用鍵能表示，大約在125~900kJ·mol-1之間?；瘜W鍵一般分為離子鍵、共價鍵兩大類.共價鍵又包括配位鍵和金屬鍵。2分子結(jié)構(gòu)：2鍵參數(shù)

1.鍵能

氣態(tài)基態(tài)原子形成單位物質(zhì)量的某鍵釋放的最低能量(或拆開1mol共價鍵所吸收的能量)，或每斷裂單位物質(zhì)量的某鍵多吸收的最低能量，例如H-H鍵的鍵能為436.0kJ.mol-1，鍵能可作為衡量化學鍵牢固程度的鍵參數(shù)。2.鍵長形成共價鍵的兩個原子之間的核間的平衡距離。鍵能與鍵長的關系:一般來說,鍵長越短,鍵能越大,分子越穩(wěn)定.3.鍵角分子中兩個相鄰共價鍵之間的夾角稱鍵角。鍵角決定分子的立體結(jié)構(gòu)和分子的極性.若已知某分子的全部化學鍵的鍵長和鍵角數(shù)據(jù)，那么分子的幾何結(jié)構(gòu)就確定了。3鍵參數(shù)1.鍵能2.鍵長3.鍵角若已知某分子的全部化學1914年，美國化學家路易斯(G.N.Lewis)價鍵理論由共價鍵結(jié)合而成的化合物稱為共價化合物。

H·

+·H→H∶H

成鍵原子間可通過共享一對或幾對電子形成穩(wěn)定的分子。由共享電子對形成的化學鍵稱為共價鍵。41914年，美國化學家路易斯(G.N.Lewis)價鍵

如果原子在未化合前含有未成對的電子，且自旋方向相反的話，則可以倆倆偶合構(gòu)成“電子對”，每一對電子的偶合就形成一個共價鍵。

兩個原子軌道重疊的程度越大，形成的共價鍵越強。(1)電子配對理論—現(xiàn)代價鍵理論海特勒（W.Heitler）和倫敦（F.Londen）5如果原子在未化合前含有未成對的電子，且自旋方共價鍵的方向性決定著分子的空間構(gòu)型，因而也影響分子的性質(zhì)。飽和性：一個原子有幾個未成對的電子便可與幾個自旋相反的未成對電子配對成鍵。方向性：相鄰原子總是沿著一定方向成鍵的，以便滿足最大重疊的要求，這叫共價鍵的方向性。共價鍵的特征原子軌道的重疊的對稱性原則：原子對稱性相同的部分重疊，原子間電子出現(xiàn)的幾率密度才會增大，才能形成化學鍵。有效重疊，正重疊；非有效重疊，負重疊6共價鍵的方向性決定著分子的空間構(gòu)型，因而也影響分子的性質(zhì)。

依據(jù)達到最大重疊的方式不同分類

σ鍵:兩原子軌道沿鍵軸方向進行同號重疊(頭碰頭),重疊部分對鍵軸呈圓柱形對稱.有重疊程度大,鍵牢固特點。π鍵:兩原子軌道沿鍵軸方向,在鍵軸兩側(cè)平行同號重疊(肩并肩)形成的共價鍵.重疊部分對等地分布在對稱平面的上下兩側(cè).與σ鍵相比,重疊程度小,不很穩(wěn)定,易斷鍵發(fā)生化學反應。

δ鍵:d軌道與另一個原子相匹配的d軌道以面對面的方式重疊。共價鍵類型：極性共價鍵，非極性共價鍵共價鍵類型：σ鍵，π鍵，δ鍵7依據(jù)達到最大重疊的方式不同分類共價鍵類型：極性共價鍵++s–sxpz–pzx+–z+–z+px–sx–+–+–+px–pxxπ鍵σ鍵σ鍵和π鍵重疊方式示意圖px–px+zx–+zx–yyy8++s–sxpz–pzx+z+z+px–sx配位化合物中中心原子與配體之間形成的化學鍵叫配位鍵，它是由配體中的配位原子單獨提供電子對與配位中心原子成鍵的。例如：配合物[Ag(NH3)2]Cl

3.配位鍵電子給體H3N∶+Ag++∶NH3[H3NAg

NH3]+電子受體配位共價鍵：共用電子對由一個原子單方面提供的共價鍵。孤對電子，空軌道。離子鍵：陰陽離子之間的靜電引力。無飽和性，無方向性。強極性鍵的極限。9配位化合物中中心原子與配體之間形成的化學鍵叫配位鍵，它是由配

同一原子中能量相近但類型不同原子軌道組合成成鍵能力更強的新的原子軌道，這個過程就叫原子軌道的雜化，新的原子軌道稱為雜化軌道。

雜化軌道理論：解決價鍵理論難以解釋的多原子分子的價鍵形成和幾何構(gòu)型問題重新組合后的一組軌道如果能量相等、空間分布對稱，則稱為等性雜化，所得的軌道稱為等性雜化軌道，如甲烷、乙烯、乙炔中的C。以雜化軌道形成分子時,通常存在電子激發(fā)\形成雜化軌道\軌道重疊成鍵過程,過程是同時發(fā)生,n個原子軌道雜化后只形成n個雜化軌道.雜化軌道與其它原子的原子軌道重疊形成化學鍵。重疊是沿著原子軌道實現(xiàn)最大重疊的方向進行，分子的空間構(gòu)型由最大重疊的方向決定。10同一原子中能量相近但類型不同原子軌道組合成成鍵能力更強的新Sp雜化軌道:s□+p□→□□----2個Sp軌道,每個軌道能量相等,含有1/2s和1/2p成份.兩軌道間夾角為180°為直線型,分子為非極性分子(對稱結(jié)構(gòu)).如分子BeCl2,HgCl2,CO2等同類分子以Sp雜化方式形成直線型非極性分子.雜化軌道類型11Sp雜化軌道:雜化軌道類型1112121313Sp2雜化軌道s□+p□□→□□□----3個Sp2軌道,每個軌道能量相等,含有1/3s和2/3p成份.軌道間夾角均為120°呈平面三角形的對稱結(jié)構(gòu),分子是非極性.如BF3,BH3,BCl3為Sp2雜化成的分子14Sp2雜化軌道1415151616Sp3雜化軌道s□+p□□□→□□□□----四個Sp3軌道,每個軌道能量相等,含有1/4s和3/4p成份.軌道間夾角均為109°呈正四面體的對稱結(jié)構(gòu),分子是非極性.如CH4,SiH4,SiF4,CCl4等同類分子以Sp3雜化形成.17Sp3雜化軌道171818++--sp雜化軌道+-+-+-120osp2

雜化軌道sp3

雜化軌道碳的雜化軌道示意圖(a)(b)(c)等性雜化19++--sp雜化軌道+-+-+-120osp2雜化軌道s參與雜化的原子軌道(如氧和氮)中不僅包含有不成對電子，還有成對電子。雜化后，已有成對電子占據(jù)雜化軌道，使雜化軌道能量不等，這種雜化稱為不等性雜化。不能參與成鍵,已成對的電子又稱孤對電子;孤對電子占據(jù)的軌道稱為非鍵軌道.不等性雜化以非等性雜化形成的分子一定是極性分子.因是非對稱結(jié)構(gòu).H2O,H2S是V字形,NH3,PH3是三角錐形.20參與雜化的原子軌道(如氧和氮)中不僅包含有不成對電子，還有成NH3

和H2O分子空間構(gòu)型示意圖Sp3不等性雜化形成。O和N上S軌道含有的孤對電子進入Sp3雜化軌道,使含有孤對電子的雜化軌道能量與其它雜化軌道不同，空間分布也不對稱。21NH3和H2O分子空間構(gòu)型示意圖Sp3不等性雜化形成。能夠很好地解釋一些分子的空間構(gòu)型，解釋不了像氧分子具有順磁性等一類的問題。雜化軌道理論的特點22能夠很好地解釋一些分子的空間構(gòu)型，解釋不了像氧分子具有順磁性主要觀點為：當原子形成分子后，電子不再局限于個別原子的原子軌道，而是從屬于整個分子的分子軌道。分子軌道可以近似地通過原子軌道的適當組合而得到。(3)分子軌道理論(了解)強調(diào)分子的整體性幾個原子軌道形成幾個分子軌道.分子軌道能級低于原子軌道的—成鍵軌道,分子軌道能級高于原子軌道的—反鍵軌道。23主要觀點為：當原子形成分子后，電子不再局限于個別原子的原子軌氫分子的分子軌道示意圖(a)成鍵軌道(b)反鍵軌道24氫分子的分子軌道示意圖(a)成鍵軌道(b)反鍵軌道電子在分子軌道中的排布規(guī)則同樣服從能量最低原理、泡利（Pauli）不相容原理和洪特（Hund）規(guī)則。25電子在分子軌道中的排布規(guī)則同樣服從能量最低原理、泡利（Pauσ2s

2sσ2s*

σ2pxπ2pyπ2pzπ2py*π2pz*2p2p2sσ2px*O2

分子的分子軌道和電子排布示意圖能量26σ2s2sσ2s*σ2pxπ2pyπ2pzπ2py*π2電子排布式：O2[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2(π2py*)1(π2pz*)1]，KK為氧原子的1s軌道。一個σ鍵和兩個三電子π鍵，結(jié)構(gòu)式：氧分子的結(jié)構(gòu)式27電子排布式：一個σ鍵和兩個三電子π鍵，結(jié)構(gòu)式：氧分子的結(jié)構(gòu)式分子軌道理論的應用1.推測分子的存在和闡明分子的結(jié)構(gòu)2.描述分子的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性3.預言分子的順磁性和反磁性順磁性：凡有未成對電子的分子，在外加磁場中必順著磁場方向排列，稱為順磁性。反之，電子完全配對的分子則具有反磁性。28分子軌道理論的應用1.推測分子的存在和闡明分子的結(jié)構(gòu)2.描述分子間力和氫鍵-----范德華力、次價力和氫鍵1.范德華力在小分子中分子間作用力被稱做范德華力.又稱為分子間力.取向力誘導力色散力分子間力是決定物質(zhì)的沸點，熔點，汽化熱，熔化熱，溶解度，表面張力以與粘度等物理性質(zhì)的主要因素。29分子間力和氫鍵-----范德華力、次價力和氫鍵1.范德華分子的極化分子的極化：在外加電場的作用下，分子中正﹑負電荷中心距離拉大產(chǎn)生變形,這一過程稱為分子的極化。30分子的極化分子的極化：在外加電場的作用下，分子中正﹑負電荷中分子變形使分子正負電荷中心發(fā)生相對位移產(chǎn)生的偶極——誘導偶極。當外電場取消時，則誘導偶極消失。非極性分子和極性分子在外加電場的作用下都會產(chǎn)生誘導偶極。極性分子本身存在偶極—永久偶極由于電子繞核作高速運動有隨機性和核的振動存在,使任何分子都發(fā)生瞬間正負電荷中心的相對位移,產(chǎn)生瞬時變形極化——瞬時偶極。31分子變形使分子正負電荷中心發(fā)生相對位移產(chǎn)生的偶極——誘導偶極分子的極化在相鄰分子間也可發(fā)生.因為任何分子都有正負電荷中心，都有偶極。這些分子的偶極相當于無數(shù)個微電場。極性分子相互靠近時同極相斥,異極相吸——取向作用。取向力:固有偶極與固有偶極間的相互作用。.色散力—瞬時偶極之間的相互作用.誘導力—固有偶極與誘導偶極間的相互作用32分子的極化在相鄰分子間也可發(fā)生.因為任何分子都有正負電荷中心–+–+–+–+–+–+取向力–+–+±–+–+–+誘導力±±–+–+色散力分子間作用力示意圖33–+–+–+–+–+–+極性分子與極性分子間的作用力——色散力和誘導力和取向力極性分子與非極性分子間作用力——色散力和誘導力非極性分子間的作用力---只有色散力三種作用力中色散力是主要的.只有極性很大的分子H2O取向力主要.34極性分子與極性分子間的作用力——色散力和誘導力和取向力34一些物質(zhì)的分子間作用力分子取向力/(kJ·mol–1)誘導力/(kJ·mol–1)色散力/(kJ·mol–1)總能量/(kJ·mol–1)H20.00.00.1700.170Ar0.00.08.4908.490Xe0.00.017.41017.410CO0.0030.0088.7408.750HCl3.3001.10016.82021.120HI0.5900.31060.54061.440NH313.3001.55014.73029.580H2O36.3601.9209.00047.28035一些物質(zhì)的分子間作用力分子取向力誘導力色散力總能量H20

分子間的作用力比化學鍵小1～2個數(shù)量級，僅僅幾個千焦每摩爾，最多也只有十幾千焦每摩爾。分子間力是一種極近距離的電性作用力，沒有飽和性和方向性。分子間力對物質(zhì)的物理性質(zhì)的影響

一般來說，相同類型的單質(zhì)或化合物中，分子間力隨其相對分子質(zhì)量的增大而變大。

分子間力越大，汽化熱越大，沸點就越高；固態(tài)物質(zhì)的分子間力越大，熔化熱就越大，熔點就越高等。36分子間的作用力比化學鍵小1～2個數(shù)量級，僅僅

氫原子與電負性大、半徑相對較小的O或N原子成鍵時，其電子云強烈偏離H原子，使其成為近似裸露的質(zhì)子，進而再去吸引另一分子中的O或N原子周圍的電子云（孤對電子），這種作用稱為氫鍵。

氫鍵37氫原子與電負性大、半徑相對較小的O或N原子成鍵時，X–H····YX、Y主要是F，O，N氫鍵鍵能約為8~50kJ·mol–1，氫鍵具有方向性和飽和性。F—H---F﹥O—H---O﹥N—H---N強弱關系:38X–H····YX、Y主要是F，O，N氫鍵鍵能約為8氫鍵的類型H2O分子間氫鍵示意圖鄰硝基苯酚的分子內(nèi)氫鍵分子間氫鍵分子內(nèi)氫鍵