大学无机化学-分子结构.ppt

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1、第二章分子结构序言：原子怎样结合成为分子？化学键离子键共价键金属键分子的形状？－分子构型价电子对互斥理论分子怎样组成物质材料？－分子间作用力固体材料的结构？－晶体结构－无定型结构Link化学键：分子中原子间的强烈作用。离子键及其特点第一节离子键离子键及其特点：定义：正负离子间的静电吸引力叫做离子键。特点：既没有方向性，也不具饱和性。·····K·+:Cl·→K+[:Cl:]－····NaCl晶体1.1离子键的形成条件1.元素的电负性差比较大X>1.7，发生电子转移，产生正、负离子，形成离子键；X<1.7，不发生

2、电子转移，形成共价键。（X>1.7，实际上是指离子键的成分大于50%）2.易形成稳定离子Na+2s22p6，Cl－3s23p6，只转移少数的电子就达到稀有气体式稳定结构。3.形成离子键时释放能量多Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s)H=－410.9kJ·mol－1在形成离子键时，以放热的形式，释放较多的能量。1.2离子键的特征离子键的实质是静电引力Fq1q2/r2，影响离子键强度的因素有：离子的电荷q、离子的电子层构型和离子半径r（离子的三个重要特征）。第二节共价键针对一些非金属单质或电负性相差不大的

3、元素间形成的化合物中各原子之间的化学键。这些分子中的原子都不易失去电子，不能通过电子转移形成化学键。一、经典的共价键理论（G.N.Lewis,1916,美国）要点:共价分子中的原子都有形成稀有气体电子结构（8电子稳定结构）的趋势，求得自身的稳定。原子通过共用电子对形成化学键。——共价键“－”单键“=”双键“”三键，价键结构式如：NNLewis的贡献，在于提出了一种不同于离子键的新的键型，解释了电负性比较小的元素之间原子的成键事实。●●··共享电子对非金属元素通过和其它元素共用一对电子形成共价键结合在一起。ClCl

4、**************Cl—ClN*****NN≡N*****N周围还有不参与成键的电子对——孤对电子Lewis结构ALewisstructureshowsthearrangementofvalenceelectronsassharedpairs(line)andlonepairs(dots)＋ClClHH路易斯结构式Lewis学说的局限性:1.无法解释两个带负电荷的电子为什么不互相排斥，反而相互配对趋于稳定；2.无法解释共价键具有方向性以及许多共价化合物分子中原子的外层电子数虽少于8，或多于8仍能稳定存在3

5、.不能解释共价键的方向性，饱和性以及分子的磁性，不能阐明共价键的形成本质。BCl3，PCl5等中的原子未全部达到稀有气体结构。（一）共价键的本质E0－DRro从电子云的观点考虑，可认为H的1s轨道在两核间重叠，使电子在两核间出现的几率大，形成负电区。两核吸引核间负电区，使2个H结合在一起。二、现代价键理论(ValenceBondTheory,VBT)氢分子的能量和核间距的关系计算表明，若两个1s电子以相同自旋的方式靠近，则r越小，排斥力越大，不形成化学键。如红色曲线，体系能量一直升高不降低。H2中的化学键，可

6、认为是电子自旋相反成对，使体系的能量降低。黑色曲线图:r=r0时，体系能量达到最低点，两个H间形成化学键。共价键的本质：原子相互接近时，由于原子轨道的重叠，电子云密集，原子间通过共用自旋方向相反的电子对使体系能量降低，由此形成共价键。成键的原理（a）电子配对原理（b）能量最低原理（c）原子轨道最大重叠原理重叠部分越大，键越牢固，分子越稳定。（二）共价键的特点（a）结合力的大小决定于共用电子的数目和重叠方式（b）共用电子对在两核间几率密度最大（c）具有饱和性（d）具有方向性（e）共价键具有不同的键型饱和性：一个原子有几

7、个未成对电子(成单电子)，就可以和几个自旋量子数不同的电子配对成键，一个电子和另一个电子配对后，就不能再和其它原子的电子配对。例如氧有两个单电子，H有一个单电子，所以结合成水分子时，只能形成2个共价键。方向性各原子轨道在空间分布方向是固定的，原子形成共价键时在可能的范围内一定要采取沿着原子轨道最大重叠方向成键。共价键的方向性是原子轨道的方向性和轨道最大重叠原理的必然结果。氯化氢分子的成键示意图Cl的3px和H的1s轨道重叠，只有沿着x轴重叠，才能保证最大程度的同号重叠，而且不改变原有的对称性。（三）共价键的类型键：

8、将成键轨道沿着键轴旋转任意角度，图形及符号均保持不变——成键轨道的“头碰头”重叠。原子轨道重叠形成共价键(a)两个H原子的两个1s轨道重叠形成H2分子中的共价键。(b)H的1s轨道和Cl的3p轨道重叠形成HCl分子中的共价键。(c)两个Cl原子的两个3p轨道重叠形成Cl2分子中的共价键。键：头碰头方式重叠，轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布C