物质结构奥赛强化辅导ppt课件

1、物质构造物质构造原子构造原子构造分子构造和化学键分子构造和化学键晶体构造晶体构造离子键离子键共价键实际共价键实际金属键金属键价键实际电子配对法价键实际电子配对法VB)杂化轨道实际杂化轨道实际价层电子对互斥实际价层电子对互斥实际VSEPR)分子轨道实际分子轨道实际离子键实际共价键实际 价键实际电子配对法) 杂化轨道实际价层电子对互斥实际VSEPR)金属键实际1.离子键的构成：与元素的电负性差有关。 两元素的电负性差 x判别键的性质离子键的特点：既无方向性， 也无饱 和性 离子化合物是由正负离子经过离子键相互交替连结而成的晶体构造。 离子键NaCl的晶胞构造的晶胞构造n3.3.离子键的强弱离子键的

2、强弱n离子键的本质是库仑静电作用离子键的本质是库仑静电作用力力n f = q+ q- f = q+ q- /R2/R2nq+ q+ 、q- q- 为离子所带电荷为离子所带电荷, R, R为离为离子间间隔。子间间隔。mol气体阳离子和气态阴离子结合生成气体阳离子和气态阴离子结合生成mol固态离子化合物所放出的能量称为晶格能固态离子化合物所放出的能量称为晶格能离子电荷越大，离子半径越小，那么晶格能越大离子电荷越大，离子半径越小，那么晶格能越大,离子键越强离子键越强,离子化合物的熔沸点、硬度越高离子化合物的熔沸点、硬度越高晶格能1 1、实际要点：、实际要点：设原子设原子A A、B B各有一未成对电子

3、且自各有一未成对电子且自旋相反，那么可以相互配对构成共旋相反，那么可以相互配对构成共价单键；价单键；如如A A 有有2 2个未成对电子，个未成对电子，B B 有一个，有一个，那么二者构成那么二者构成AB2AB2分子。分子。 饱和性饱和性 方向性方向性饱和性：由于原子轨道上单电子的数目是饱和性：由于原子轨道上单电子的数目是一定的，所以能构成的共价键的数目也是一定的，所以能构成的共价键的数目也是一定的一定的ClClH O HH Cl方向性方向性各原子轨道在空间分布方向是固定的，共用电子对各原子轨道在空间分布方向是固定的，共用电子对在两核间几率密度最大，为了满足轨道的最大程度重叠，在两核间几率密度最

4、大，为了满足轨道的最大程度重叠，原子间成的共价键，当然要具有方向性。原子间成的共价键，当然要具有方向性。+1sz+3pzzCl 的的 3p 和和 H 的的 1s 轨道重叠，只需沿着轨道重叠，只需沿着 键键 轴重叠，轴重叠，才干保证最大程度的重叠，构成化学键才干保证最大程度的重叠，构成化学键Cl 2 分子中成键的原子轨道，也要坚持对称性和最大程度分子中成键的原子轨道，也要坚持对称性和最大程度的重叠。只需沿着的重叠。只需沿着 z 轴重叠，轴重叠，才干保证最大程度的重叠。才干保证最大程度的重叠。pzz pz+z +共价键的类型共价键的类型: : 正常共价键正常共价键: :由成键原子双方各提供一个电子

5、所由成键原子双方各提供一个电子所 构成的键构成的键 H:H H:Cl H:H H:Cl 配位共价键配位共价键: :由成键原子中的一方单独各提供一由成键原子中的一方单独各提供一 对电子所构成的键对电子所构成的键 NH4+ NH4+共价键类型 成键的两个原子核间的连线称为键轴。成键的两个原子核间的连线称为键轴。 按成按成键轨道与键轴之间的关系，共价键的键型主要分键轨道与键轴之间的关系，共价键的键型主要分为两种。为两种。键：键： 原子轨道沿核间联线方向进展同号重叠原子轨道沿核间联线方向进展同号重叠( (头碰头碰头头) )，电子云顺着原子核的连线重叠，得，电子云顺着原子核的连线重叠，得到轴对称到轴对称

6、的电子云图象。的电子云图象。键：键： 两原子轨道垂直核间联线并相互平行进两原子轨道垂直核间联线并相互平行进展同号重展同号重 叠叠( (肩并肩肩并肩) )。电子云重叠后得到。电子云重叠后得到的电子云图象呈的电子云图象呈镜像对称。镜像对称。 s键: 电子云顺着原子核的连线重叠，得到 轴对称头碰头的电子云图象，这 种共价键叫做s键.头对头头对头 键键肩并肩 键：键： 电子云重叠后得到的电子云图象呈电子云重叠后得到的电子云图象呈镜像对称肩并肩镜像对称肩并肩 键：键： 肩并肩方式重叠肩并肩方式重叠p-p 键键 N: 2s2 2p32px1 2py1 2pz1 共价单键，通常总是s键； 共价双键， 一个s

7、键，一个键 ； 共价叁键， 一个s键，和两个键 。 键重叠较小，键强度弱，在反响中容易断裂，因此较活泼 上述s键和键只是共价键中最简单的模型，此外还存在非常多样的共价键类型，如苯环的-大键等。实验测得实验测得 CCl4、 CH4等的立体构型为正四面等的立体构型为正四面体体tetrahedral，H2O的键角不是的键角不是1931年鲍林提出杂化轨道年鲍林提出杂化轨道实际，胜利地解释了许多实际，胜利地解释了许多分子的空间构型。分子的空间构型。1、杂化轨道实际要点、杂化轨道实际要点成键时，同一原子中能量相近的原子轨成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可以重组成等数目的能量完全一样的新道可以重组成等数

8、目的能量完全一样的新的原子轨道杂化轨道的原子轨道杂化轨道在原子构成分子的过程中，存在着激发、在原子构成分子的过程中，存在着激发、杂化、轨道重叠成键几个过程杂化、轨道重叠成键几个过程 激发s2p2的形成4CHp2s2杂化3spsp3sp3杂化轨道杂化轨道阐明：阐明：a.杂化轨道数目参与杂化的杂化轨道数目参与杂化的原子轨道数目原子轨道数目b.轨道能量相近轨道能量相近s和和p，可以杂化；能量相差较大可以杂化；能量相差较大s和和2p，不能杂化，不能杂化c.杂化轨道有方向：为使杂化杂化轨道有方向：为使杂化轨道间斥力最小，各杂化轨道轨道间斥力最小，各杂化轨道采取空间对称的方式尽能够远采取空间对称的方式尽能

9、够远离离成键 sp杂化轨道： 1个s轨道和1个p轨道杂化，杂化后得 到呈直线分布的2个轨道。 sp2杂化轨道 ：1个s轨道和2个p轨道杂化，杂化后 得到平面三角形分布的3个轨道， sp3杂化轨道： 1个s轨道和3个p轨道杂化，杂化后 得到正四面体分布的4个轨道， BeF2 的立体构造为线性的立体构造为线性激激发发杂杂化化1个s轨道和2个p轨道杂化，杂化后得到平面三角形分布的3个轨道. sp2杂化轨道 5B 2s2 2p1excitatedhybridizesp2 hybrid orbital 以sp2杂化轨道构建s-轨道的中心原子必有一个垂直于sp2s-骨架的未参与杂化的p轨道. 假设这个轨道

10、跟临近原子上的平行p轨道重叠，并填入电子，就会构成p键。如，乙烯H2C=CH2Central atom N: 7N 1s2 2s2 2p3hybridize sp3 Hybrid orbital (one lone pair electrons)Central atom O:8O 1s2 2s2 2p4hybridize sp3 Hybrid orbital (two lone pair electrons)3NH18107HNH杂化3sp不等性sp3杂化OH230104HOH 2ps2杂化3sp2ps23spoctahedralsp3d杂化sp3d2杂化键角？键角？电子对构型电子对构型原子轨

11、道数目原子轨道数目中心原子杂化方式中心原子杂化方式杂化轨道数杂化轨道数线形线形2sp2三角平面三角平面3sp23四面体四面体4sp34三角双锥三角双锥5sp3d5八面体八面体6sp3d26杂化轨道实际在解释分子空间构型上比较胜利，但有时不杂化轨道实际在解释分子空间构型上比较胜利，但有时不能预测分子的详细外形能预测分子的详细外形19401940年由年由SidywickSidywick提出提出2020世纪世纪6060年代由年代由R.J.GillespieR.J.Gillespie开展。开展。VSEPR(Valence-shell electron-pair repulsion )VSEPR(Val

12、ence-shell electron-pair repulsion )这虽然这虽然是一个定性的实际，但对判别分子构型很有用。是一个定性的实际，但对判别分子构型很有用。实验证明，属于同一通式的分子或离子,其构造能够类似，也能够完全不同。 如： H2S和H2O属同一通式H2A，构造很类似，都是角型分子，仅夹角度数稍有差别，而CO32-离子和SO32-离子属同一通式AO32-,构造却不同，前者是平面三角型,后者是立体的三角锥型。H2OH2SCO32-SO32-实际要点：实际要点： 对对AYzAYz型分子或离子，中心原子型分子或离子，中心原子A A价层电子对包括成价层电子对包括成键电子对和孤对电子之

13、间存在排斥力，将使分子中的原键电子对和孤对电子之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽能够远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，子处于尽能够远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。分子体系能量最低。 A A表示中心原子表示中心原子,Y,Y表示配位原子。表示配位原子。 价电子对数价电子对数= =成键电子对数成键电子对数s s键键 + +孤对电子对数孤对电子对数 价电子对的数目决议了一个分子或离子中的价层电子对在空间价电子对的数目决议了一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布的分布( (与分子立体构型不同与分子立体构型不同) )：2 2 3 3 4 4 5 6 5 6 直线形直线形

14、平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 三角双锥体三角双锥体 正八面体正八面体判别共价分子构造的步骤判别共价分子构造的步骤a确定中心原子价层电子对数确定中心原子价层电子对数b 确定成键电子对数、确定成键电子对数、 孤对电子对数孤对电子对数b画出构造表示图画出构造表示图,确定理想构型确定理想构型d确定排斥力最小的稳定构造确定排斥力最小的稳定构造确定中心原子的价电子对数：确定中心原子的价电子对数： 价电子对数价电子对数= = 中心原子价电子数和配体提供的电子数中心原子价电子数和配体提供的电子数2(1) (1) 卤素作为中心原子，提供卤素作为中心原子，提供7 7个电子；个电子； 卤素作为配位原子，提

15、供卤素作为配位原子，提供1 1个电子个电子(2) (2) 氧族作为中心原子，提供氧族作为中心原子，提供6 6个电子个电子 氧族作为配体，以为不提供共用电子；氧族作为配体，以为不提供共用电子；(3)(3)对于离子，中心原子的价电子数应相应对于离子，中心原子的价电子数应相应 加上或减去相应电子数；加上或减去相应电子数；(4).(4).价电子对数如是小数价电子对数如是小数0.5),0.5),那么进为整数那么进为整数如：求以下微粒的价电子对数如：求以下微粒的价电子对数SO2NO2ClF3PO43-.确定成键电子对数和孤对电子对数确定成键电子对数和孤对电子对数成键电子对数：分子式成键电子对数：分子式AY

16、z中的中的z孤对电子对数价层电子对数成键电子孤对电子对数价层电子对数成键电子对数对数画出构造表示图：在中心原子周围排画出构造表示图：在中心原子周围排布配位原子，每一对电子结合一个配位原布配位原子，每一对电子结合一个配位原子，剩下的电子对即为孤对电子对子，剩下的电子对即为孤对电子对确定排斥力最小的稳定构造确定排斥力最小的稳定构造第一组：第一组：CH4,NH3,H2O(sp3CH4,NH3,H2O(sp3杂化杂化 价电子对构型：四面体价电子对构型：四面体分子构型：正四面体，三角锥，分子构型：正四面体，三角锥，V V型型第二组：PCl5,ClF3,I3-书P.206价电子对构型：八面体分子构型：三角

17、双锥，T型，直线型 确定分子构型确定分子构型 思索孤电子对、成键电子对的影响思索孤电子对、成键电子对的影响 思索重键的影响思索重键的影响 思索电负性对键角大小的影响思索电负性对键角大小的影响ClF3的三种构造中，哪种是最稳定的？的三种构造中，哪种是最稳定的？孤电子对孤电子对(lp)比成键电子对比成键电子对(bp)肥大，所肥大，所以电子对间排斥力：以电子对间排斥力： lp-lp lp-bp bp-bp 确定分子构造确定分子构造-孤电子对对分子构型的影响孤电子对对分子构型的影响II 型I 型III 型方向角方向角90度度作用对数目作用对数目筛选结果筛选结果(I)(II)(III)l-l010(I)

18、(III)l-b6不再考虑不再考虑4(III)b-b不再考虑不再考虑SF4属属AX4E1=AY5,其其VSEPR理想模型为三角双锥体，理想模型为三角双锥体，排除孤对电子的分子立体构造由于孤对电子的位置不同有排除孤对电子的分子立体构造由于孤对电子的位置不同有两种能够的模型两种能够的模型:哪一种构造更合理呢？哪一种构造更合理呢？I 型II 型方向角方向角90度度作用对数目作用对数目筛选结果筛选结果(I)(II)l-l00(I)(II)l-b32(II)b-b不再考虑不再考虑例：例：分子分子C = OClCl21124o18111o 中心原子和键合原子的电负性相对大小，也会影响分子几何构型键角大小。

19、a.中心原子的电负性增大时，键角将增大。如： H2O(104.5)H2S(92)b.配体的电负性增大时，吸引价电子才干强，价电子离中心原子较远，键角减小 PCl3 PBr3 PI3 键角：100.1 101.5 102确定分子构型确定分子构型-电负性对键角大小的影响电负性对键角大小的影响 书P:207价层电子对数=杂化轨道数价层电子对构型=杂化轨道构型实验证明，属于同一通式的分子或离子,其构造能够类似，也能够完全不同。 如： H2S和H2O属同一通式H2A，构造很类似，都是角型分子，仅夹角度数稍有差别，而CO32-离子和SO32-离子属同一通式AO32-,构造却不同，前者是平面三角型,后者是立

20、体的三角锥型。H2OH2SCO32-SO32-分子间作用力分子间作用力分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键 干冰及其微观构造干冰及其微观构造一、分子间作用力范德华力 分子间作用力：把分子聚集在一同的作用力，不是化学键，比化学键弱得多。分子间作用力和物质的聚集形状分子间作用力和物质的聚集形状干冰气化干冰气化碘升华碘升华抑制分子间作用力抑制分子间作用力共价单质或化合物在三态变化时，共价单质或化合物在三态变化时，其化学键普通不被破坏，但强电解其化学键普通不被破坏，但强电解质溶与水时，化学键被破坏质溶与水时，化学键被破坏HCl,H2SO4)对组成和构造类似的物质，相对分子质量越大，那么对组成和构造类似

21、的物质，相对分子质量越大，那么分子间作用力越大，熔沸点越高分子间作用力越大，熔沸点越高 I2Br2Cl2F2 I2Br2Cl2F2 HIHBrHCl HIHBrHCl色散力、取向力和诱导力色散力、取向力和诱导力(自学自学非极性分子色散力_+_+极性分子取向作用取向力极性分子非极性分子极性分子诱导产生诱导偶极诱导力_+产生瞬时偶极+_+_+ _+_+ +_+_+_氢键的构成分析：氢键的构成分析： 当氢原子与电负性很大、半径很当氢原子与电负性很大、半径很小的原子小的原子X(X=F,N,O) 以共价键结合时，以共价键结合时，共用电子对偏向于共用电子对偏向于X原子，氢原子几乎原子，氢原子几乎成为一个裸

22、露的质子，这个裸露的质成为一个裸露的质子，这个裸露的质子能与另一个分子中电负性很强的原子能与另一个分子中电负性很强的原子子Y有孤对电子相吸引，构成氢键有孤对电子相吸引，构成氢键氢键不是化学键氢键不是化学键构成氢键的条件：构成氢键的条件： 有一个与电负性很大的原子有一个与电负性很大的原子X构成共价键的构成共价键的 氢原子；氢原子； 有另一个电负性很大并且有孤对电子的原子有另一个电负性很大并且有孤对电子的原子Yv，是极性很大的共价键，、，是极性很大的共价键，、v是电负性很强的原子。是电负性很强的原子。1 1氢键的强弱氢键的强弱: : a. a.范德华力范德华力 氢键氢键 O H O O H N N H N O H Cl O H S2 2氢键有方向性和饱和性；氢键有方向性和饱和性； 饱和性：饱和性： 由于氢原子特别小而原子由于氢原子特别小而原子X X和和Y Y比较大，所比较大，所以以XHXH中的氢原子只能和一个中的氢原子只能和一个Y Y原子结合构原子结合构成氢键。同时由于负离子之间的相互排斥，成氢键。同时由于负离子之间的相互排斥，另一个电负性大的原子就难于再接近氢子。另一个电负性大的原子就难于再接近氢子。普通情况下，一个氢原子只能和