物质结构分子结构晶体结构奥赛强化辅导

1、化学奥赛辅导物质结构(分子结构)辅导: 1物质结构原子结构分子结构和化学键晶体结构离子键共价键理论金属键价键理论（电子配对法VB)杂化轨道理论价层电子对互斥理论（VSEPR)分子轨道理论2离子键理论共价键理论 价键理论（电子配对法) 杂化轨道理论价层电子对互斥理论（VSEPR)金属键理论分子结构和化学键31.离子键的形成：与元素的电负性差有关。 两元素的电负性差 x判断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通过离子键相互交替连结而成的晶体结构。 离子键4NaCl的晶胞结构53.离子键的强弱离子键的本质是库仑静电作用力 f = q+ q- /R2q+ 、q- 为

2、离子所带电荷, R为离子间距离。6mol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离子电荷越大，离子半径越小，则晶格能越大,离子键越强,离子化合物的熔沸点、硬度越高晶格能（）71、理论要点：设原子A、B各有一未成对电子且自旋相反，则可以互相配对构成共价单键；如A 有2个未成对电子，B 有一个，那么二者形成AB2分子。 价键理论(电子配对法，VB)8共价键的特点 饱和性 方向性饱和性：由于原子轨道上单电子的数目是一定的，所以能形成的共价键的数目也是一定的ClClH O HH Cl9方向性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

3、最大程度重叠，原子间成的共价键，当然要具有方向性。+1sz+3pzzCl 的 3p 和 H 的 1s 轨道重叠，只有沿着 键 轴重叠，才能保证最大程度的重叠，形成化学键10两个原子间形成共价键时往往只能沿着一定的方向结合。11Cl 2 分子中成键的原子轨道，也要保持对称性和最大程度的重叠。只有沿着 z 轴重叠，才能保证最大程度的重叠。pzz pz+z +12共价键的类型: 正常共价键:由成键原子双方各提供一个电子所 形成的键 H:H H:Cl 配位共价键:由成键原子中的一方单独各提供一 对电子所形成的键 NH4+13共价键类型 成键的两个原子核间的连线称为键轴。 按成键轨道与键轴之间的关系，共

4、价键的键型主要分为两种。键： 原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)，电子云顺着原子核的连线重叠，得到轴对称的电子云图象。键： 两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重 叠(肩并肩)。电子云重叠后得到的电子云图象呈镜像对称。14s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.15共价键的形成过程： 键头对头 16 键肩并肩键： 电子云重叠后得到的电子云图象呈镜像对称（肩并肩）17 键： 肩并肩方式重叠p-p 键 N: 2s2 2p32px1 2py1 2pz118 共价单键，通常总是s键； 共价双键， 一个s键，一个p键 ； 共价叁键， 一

5、个s键，和两个p键 。p键重叠较小，键强度弱，在反应中容易断裂，因此较活泼上述s键和p键只是共价键中最简单的模型，此外还存在十分多样的共价键类型，如苯环的p-p大键等。19实验测得 CCl4、 CH4等的立体构型为正四面体（tetrahedral），H2O的键角不是甲烷杂化轨道理论1931年鲍林提出杂化轨道理论，成功地解释了许多分子的空间构型。201、杂化轨道理论要点成键时，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相同的新的原子轨道（杂化轨道）在原子形成分子的过程中，存在着激发、杂化、轨道重叠成键几个过程 21sp322sp3杂化sp3杂化轨道23说明：a.杂化轨道数目参与杂化的

6、原子轨道数目b.轨道能量相近（s和p），可以杂化；能量相差较大（s和2p），不能杂化c.杂化轨道有方向：为使杂化轨道间斥力最小，各杂化轨道采取空间对称的方式尽可能远离成键24 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， 2. 杂化轨道的类型 25sp杂化轨道 :BeF2 的立体结构为线性激发杂化26271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28 sp2

7、杂化轨道 29 5B 2s2 2p1BF3sp2 hybrid orbital30 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. 如果这个轨道跟邻近原子上的平行p轨道重叠，并填入电子，就会形成p键。如，乙烯H2C=CH2sp2杂化(H2C=CH2)31Central atom N: 7N 1s2 2s2 2p3sp3 杂化 NH3molecule sp3 Hybrid orbital (one lone pair electrons)3233Central atom O:8O 1s2 2s2 2p4 H2O molecule sp3 Hybrid o

8、rbital (two lone pair electrons)343536不等性sp3杂化37sp3d杂化:PCl538sp3d2杂化:SF6octahedral39sp3d杂化sp3d2杂化键角？40杂化轨道与分子形状(Hybridization and molecular shape)电子对构型原子轨道数目中心原子杂化方式杂化轨道数线形2sp2三角平面3sp23四面体4sp34三角双锥5sp3d5八面体6sp3d2641杂化轨道理论在解释分子空间构型上比较成功，但有时不能预测分子的具体形状1940年由Sidywick提出20世纪60年代由R.J.Gillespie发展。VSEPR(Val

9、ence-shell electron-pair repulsion )这虽然是一个定性的理论，但对判断分子构型很有用。价电子对互斥理论（VSEPR）42实验证实，属于同一通式的分子或离子,其结构可能相似，也可能完全不同。 如： H2S和H2O属同一通式H2A，结构很相似，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-,结构却不同，前者是平面三角型,后者是立体的三角锥型。价层电子互斥模型（VSEPR）H2OH2SCO32-SO32-43理论要点： 对AYz型分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成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

10、可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。 A表示中心原子,Y表示配位原子。 价电子对数=成键电子对数（s键 ）+孤对电子对数 44价层电子对数目：2，3，445电子对数目：5，646价电子对的数目决定了一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布(与分子立体构型不同)：2 3 4 5 6 直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥体 正八面体4748判断共价分子结构的步骤（a）确定中心原子价层电子对数（b ）确定成键电子对数、 孤对电子对数（b）画出结构示意图,确定理想构型（d）确定排斥力最小的稳定结构49确定中心原子的价电子对数： 价电子对数= 中心原子价电子数和配体提供的电子数

11、1. 确定价电子对数250(1) 卤素作为中心原子，提供7个电子； 卤素作为配位原子，提供1个电子(2) 氧族作为中心原子，提供6个电子 氧族作为配体，认为不提供共用电子；(3)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；(4).价电子对数如是小数（0.5),则进为整数注51如：求下列微粒的价电子对数SO2NO2ClF3PO43-52.确定成键电子对数和孤对电子对数成键电子对数：分子式AYz中的z孤对电子对数价层电子对数成键电子对数画出结构示意图：在中心原子周围排布配位原子，每一对电子联结一个配位原子，剩下的电子对即为孤对电子对确定排斥力最小的稳定结构53第一组：CH4,NH3,

12、H2O(sp3杂化） 价电子对构型：四面体分子构型：正四面体，三角锥，V型应用举例5455第二组：PCl5,ClF3,I3-书P.206价电子对构型：八面体分子构型：三角双锥，T型，直线型 56 确定分子构型 考虑孤电子对、成键电子对的影响 考虑重键的影响 考虑电负性对键角大小的影响57ClF3的三种结构中，哪种是最稳定的？孤电子对(lp)比成键电子对(bp)肥大，所以电子对间排斥力： lp-lp lp-bp bp-bp 确定分子结构-孤电子对对分子构型的影响58ClF3： Cl周围有5对电子，中心原子的价层电子对排布为三角双锥，分子的空间构性可能有三种，试预测其分子几何构型：59SF4属AX

13、4E1=AY5,其VSEPR理想模型为三角双锥体，排除孤对电子的分子立体结构由于孤对电子的位置不同有两种可能的模型:哪一种结构更合理呢？60确定分子结构- 考虑重键的影响如果分子中有重键(双键,叁键)，在中心原子周围占有较大的空间，因而对附近的其他电子对有较大的排斥作用。因此，虽然重键或键不会改变分子的基本形状，但对键角也会有一定的影响。 重键排斥作用的大小顺序为： 三重键 双键 单键 61例：分子62 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）。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，吸引价电子能力强，

14、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-电负性对键角大小的影响63 书P:207价层电子对数=杂化轨道数价层电子对构型=杂化轨道构型价层电子对总数与杂化轨道之间的关系64实验证实，属于同一通式的分子或离子,其结构可能相似，也可能完全不同。 如： H2S和H2O属同一通式H2A，结构很相似，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-,结构却不同，前者是平面三角型,后者是立体的三角锥型。价层电子互斥模型（VSEPR）H2OH2SCO32-SO32-65分子间作用力分子间作用力和氢键 干

15、冰及其微观结构66一、分子间作用力（范德华力） 分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力，不是化学键，比化学键弱得多。分子间力67分子间作用力和物质的聚集状态干冰气化碘升华克服分子间作用力68共价单质或化合物在三态变化时，其化学键一般不被破坏，但强电解质溶与水时，化学键被破坏（HCl,H2SO4)69对组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，则分子间作用力越大，熔沸点越高 I2Br2Cl2F2 HIHBrHCl分子间作用力对物质熔沸点的影响70色散力、取向力和诱导力(自学）分子间力71(NH3, H2O, HF) has the highest boiling point 72氢键的形成分析：

16、当氢原子与电负性很大、半径很小的原子X(X=F,N,O) 以共价键结合时，共用电子对偏向于X原子，氢原子几乎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Y（有孤对电子）相吸引，形成氢键73氢键不是化学键74形成氢键的条件： 有一个与电负性很大的原子X形成共价键的 氢原子； 有另一个电负性很大并且有孤对电子的原子Y，是极性很大的共价键，、是电负性很强的原子。75（1）氢键的强弱: a.范德华力氢键 O H O O H N N H N O H Cl O H S76（2）氢键有方向性和饱和性； 饱和性： 由于氢原子特别小而原子X和Y比较大，所以XH中的氢原子只能和一个Y原子结合

17、形成氢键。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。一般情况下，一个氢原子只能和一个原子形 成氢键。 77方向性： 在直线方向两个带负电原子间的夹角最大，所以氢键总是尽可能的趋近于180， 以使得排斥力最小。78分子间氢键分子内氢键氢键的种类79氢键的种类：分子间氢键分子内氢键水杨醛80 氢键对化合物性质的影响（1）对沸点和熔点的影响： 分子间氢键使物质的熔点和沸点升高； 分子内氢键一般使化合物的熔点和沸点降低81HOHHOHHOHHOHHOH氢键共价键 影响密度82冰的晶体结构：(小球代表氢原子,大球代表氧原子,实线代表HO键，虚线代表氢键)83金属的通性： 通常为晶状固体（Hg除外），有光泽，良好的导电、导热性，延展性金属的通性表明金属具有类似的结构金属键和金属晶体84 金属键自由电子气模型 金属原子最外层价电子脱离核的束缚，在晶体中自由运动，形成“自由电子”，自由电子被许多金