材料化学08分子结构

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1、第八章分子结构8.1离子键(自学)8.2共价键理论8.3分子间力和氢键8.4离子极化8.1离子键(IonicBond)思考题:什么是离子键？离子键的主要特征是什么？决定离子化合物性质的因素有哪些？主要决定离子化合物的什么性质？各元素离子半径的变化有哪些规律？离子的电子构型有几种？分别是何种构型？离子半径的变化规律同族元素离子半径从上到下递增同一周期的正离子半径随离子电荷增加而减小，负离子半径随电荷增加而增大，正离子半径小于负离子半径同一元素正离子半径小于原子半径负离子半径大于原子半径r(Li+)

2、(Cs+)r(Na)>r(Na+)r(S2–)>r(S)r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)r(S2–)>r(Cl–)r(S2–)>r(Na+)离子的电子构型正离子的电子构型：2电子构型：Li+、Be2+8电子构型：Na+、Al3+18电子构型：Ag+、Hg2+18+2电子构型：Sn2+、Pb2+9~17电子构型：Fe2+、Mn2+负离子的电子构型：均为8电子构型8.2共价键(CovalentBond)理论8.2.1价键理论—电子配对理论8.2.2杂化轨道理论8.2.3价层电子对互斥理论8.2.4分子轨道理论(自学)共价键的定义原

3、子间通过共用电子对而形成的化学键共价键形成的条件只有自旋方向相反的未成对电子才能配对形成共价键8.2.1价键理论—电子配对理论共价键的本质对称性相同、能量相近的原子轨道的重叠共价键的特征饱和性：原子形成共价键的数目取决于其所具有的未成对电子的数目HClHOHNN方向性：原子间总是尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向成键原子轨道重叠(orbitaloverlap)的类型正重叠：同号重叠负重叠：异号重叠零重叠：正、负重叠相互抵消x+–+x+–+x+–+(s—px重叠)共价键的类型按照原子轨道重叠方式的不同，可分为：※键：“头碰头”重叠，键能大x

4、+–+px—sx++s—spx—pxx+–+–pz—pzx++zz––※键：“肩并肩”重叠键能小(s-s)(p-p)(s-p)(p-p)共价叁键：一条为键，两条为键注：在价键理论中：共价单键：均为键H—Cl、H—H、H—N—HH共价双键：一条为键，一条为键:NN:、:CO::O—O:······Lewis分子结构式价键结构式H2CCH2、OCO正常共价键：由成键原子双方各提供一个电子按照共用电子对提供的方式不同，可分为：配位共价键：共用电子对由一方单独提供ＦＨＦＨＦ—Ｂ＋:Ｎ—Ｈ＝Ｆ—ＢＮ—ＨFHFH给予体接受体注：

5、正常共价键与配位键的区别仅在于键的形成过程中键参数与键型的过渡键参数：表征价键性质的某些物理量键能(bondenergy)：对双原子分子为解离能对多原子分子为几个键的平均解离能键角(bondangle)：分子中键与键之间的夹角反映分子空间结构的重要因素之一键级(bondorder)：键的数目分子轨道理论中为成键电子数与反键电子数之差的一半键的极性(bondpolarity)：非极性共价键、极性共价键键长(bondlength)：分子中两个原子核间的平衡距离键型的过渡离子键极性共价键非极性共价键(极性最强)(过渡状态)(无极性)8.2.2杂

6、化轨道(Hybridorbital)理论—价键理论的补充和发展杂化后轨道伸展方向、形状发生改变基本要点：成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道——杂化轨道杂化前后轨道数目不变sp杂化常见的杂化轨道类型：气态BeH2分子：直线型Be2s2p2s2p激发2s2p杂化sp2pBeH2的形成BeCl2、CO2、HgCl2sp2杂化BF3分子：三角形B2s2p2s2p激发2s2p杂化sp22pBCl3、NO3–、CO32–sp3杂化CH4分子：正四面体型C2s2p2s2p激发2s2p杂化sp3四个sp3杂化轨道CCl4SO42–ClO

7、4–PO43–不等性sp3杂化H2O：HOH=104302s2pO杂化sp3NH3：HNH=107182s2pNsp3杂化sp3d杂化PCl5(三角双锥)sp3d2杂化SF6(正八面体)小结:只有能量相近的轨道才能相互杂化常见杂化：nsnp、nsnpnd、(n-1)dnsnp杂化轨道成键能力大于未杂化轨道由于杂化轨道的形状为一头大一头小，用大的一头与其它原子的轨道重叠参加杂化的原子轨道数目与形成的杂化轨道的数目相同不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同杂化轨道类型spsp2sp3不等性sp3参加杂化的轨道s+(1)ps+(2)

8、ps+(3)ps+(3)p杂化轨道数目2344成键轨道夹角180°120°1092810928~90°分子空间构型直线平面三角正四面体三角锥V实例BeCl2BF3CH4NH3H2OHg