离域化学键和等电子体市公开课金奖市赛课一等奖课件

1、键离域p(大键)第1页定 义：多个原子上相互平行 p 轨道连贯重合 在一 起组成一个整体， 而 p 电子在这个 整体内 运动所形成键形成条件： 参加成键原子应在一个平面上，而且 每个原子都能提供1个相互平行 p 轨道 n2m作 用：“离域能”会增加分子稳定性；影响物质 理化性质表示符号：第2页 大键形成条件： 有相互平行p轨道(或d轨道，或p, d轨道) 参加成键电子数目小于轨道数目标2倍。 形成大 键原子轨道能量应相近。HgCl2成键过程： 6s2 6p0 6s1 6px1 6py0 6pz0 (sp)1 (sp)1 6py0 6pz0 Cl: 3px1 3py2 3pz2 Cl: 3px1

2、 3py2 3pz2HgCl2分子成键过程：不存在34， 大键。6p 与 3p轨道能量相差太大第3页价电子总数键 类 型分子或离子表 示 式 19 1718 16ClO2O3NO2CO22个.第4页苯分子中6个碳原子连接成环，每个碳原子上再拉一个氢原子，全部原子处于同一个平面上。苯结构式以下所表示：苯结构式里碳-碳键有单键和双键之分，这种结构满足了碳四价，可是实际上苯分子单键和双键键长和键能并没有区分，苯结构式并不能反应这个事实。用形成p-p大键概念能够处理这个矛盾。离域键第5页苯中碳原子取sp2杂化，每个碳原子尚余一个未参加杂化p轨道，垂直于分子平面而相互平行。因为每个碳原子左右两个相邻碳原

3、子没有什么区分,认为中心碳原子未参加杂化p轨道中电子只与左邻碳原子上平行p轨道中一个电子形成p键而不与右邻形成p键或者相反显然是不符合逻辑。所以我们认为全部6个平行p轨道总共6个电子在一起形成了弥散在整个苯环6个碳原子上下形成了一个p-p大键(66)。用p-p大键(有机化学中共轭体系)概念苯结构式写成以下列图更加好。后者已经被广泛应用。第6页C6H6两个共振结构（小 键：定域键）第7页 在一个平面形多原子分子中，假如相邻原子中有垂直于分子平面、对称性一致、未参加杂化原子轨道，那么这些轨道能够相互重合，形成多中心键。这种多中心键又称为“共轭键”或“非定域键”，简称大键第8页离域键是由三个或三个以

4、上原子形成键，而不一样于两原子间键。在三个或三个以上用s键联结起来原子之间，如能满足下列条件，则可以生成离域键：(1)这些原子都在同一平面上；(2)每一原子有一相互平行p轨道;(3)p电子数目小于p轨道数目标两倍。第9页中心O原子和配位O原子都有p轨道，共有4个电子小于轨道数两倍6，满足上述条件即可形成离域键。O3 中大键 第10页丁二烯中pp大键 丁二烯分子式为H2C=CHCH=CH2。4个碳原子均与3个原子相邻，故均取sp2杂化，这些杂化轨道相互重合，形成份子骨架，使全部原子处于同一平面。每个碳原子还有一个未参加杂化p轨道，垂直于分子平面，每个p轨道里有一个电子。故丁二烯分子里存在一个“4

5、轨道4电子”p-p大键。通惯用ab 为大键符号，其中a表示平行p轨道数目，b表示在平行p轨道里电子数丁二烯分子里p-p大 键CCCCH HH HHH路易斯结构式C CC CH HH HHH表示大键结构式第11页丁二炔中p-p大键 丁二炔分子式为HCCC CH。每个碳原子均与2个原子相邻，故均取sp杂化，这些杂化轨道相互重合，形成份子骨架，使全部原子处于同一平面且在同一直线上。每个碳原子还有两个未参加杂化p轨道，分别垂直于分子所在直线，每个p轨道里有一个电子。故丁二炔分子里存在两个“4轨道4电子”p-p大键。通惯用ab 为大键符号，其中a表示平行p轨道数目，b表示在平行p轨道里电子数。丁二炔分子

6、里p-p大 键第12页CO2碳原子取sp杂化轨道,它两个未参加杂化p轨道在空间取向是跟sp杂化轨道轴相互垂直。CO2分子里有两套3原子4电子符号为34p-p大键。(I路易斯结构式II分子中有2套平行p轨道III表示大键结构式)计算大键里电子数简单方法步骤是:(1)确定分子中总价电子数(2)画出分子中s键以及不与p键p轨道平行孤对电子轨道(3)总电子数减去这些s键电子和孤对电子,剩下就是填入大p键电子。如CO2分子有16个价电子,每个氧原子上有1个容纳孤对电子轨道不与p键p轨道平行及2个s键，共容纳8个电子；2套平行p轨道里总共有8个电子，平均每套p轨道里有4个电子。第13页CO32离子中大键碳

7、酸根离子属于AX3E0=AY3型分子，中心碳原子取sp2杂化形式，碳原子上有一个垂直于分子平面p轨道；端位3个氧原子也各有1个垂直于分子平面p轨道；分子总价电子数等于24，3个CO s键有6个电子，每个氧原子上有2个不与分子平面垂直孤对电子对，所以4个平行p轨道中共有24-6-34=6个电子，所以CO32离子中有1个4轨道6电子p-p大键，符号为46。第14页NO3中大键第15页石墨分子结构是层形结构，每层是由无限个碳六元环所形成平面，其中碳原子取sp2 杂化，与苯结构类似，每个碳原子尚余一个未参加杂化p轨道，垂直于分子平面而相互平行。平行n个p轨道共n个个电子在一起形成了弥散在整个层n个碳原

8、子上下形成了一个p-p大键。电子在这个大p键中能够自由移动，即石墨能导电。第16页C60C60结构 C60 中含有12个正五边形和20个正六边形，每个正五边形均与6个正六边形共边，而六边形则将12个五边形隔开。C60 分子中每个碳原子均以sp2(近似认为)杂化，每个C原子用三个含有成单电子sp2杂化轨道与三个相邻C原子sp2杂化轨道重合形成三个键。每个C原子还剩下一个含有一个成单电子2p轨道，60个2p轨道能量相同、对称性匹配，相互重合形成6060大键。第17页 大键对分子性质影响： 大键形成产生离域效应 使分子稳定性增加 苯： 66 BF3 : 46 酸碱性改变 RCOOH 酸性大于ROH因

9、为：RCOO 中存在34， 大键。H+易作为质子 酸电离。例:苯酚， 78， 酰胺碱性比胺 弱，是因为氮原子上孤对电子参加了34大 键形成。 第18页 化学反应活性改变 例：CH2 = CHCl 中Cl反应活性不及 CH3CH2Cl 中Cl反应活性。因为在 CH2 = CHCl 中， Cl 参加了大键形成 其它性质差异： CH2 = CHCl 极性小 于CH3CH2Cl 。 大键形成 对导电性，颜色也有影响。 有大键物质普通会带有颜色第19页1、已知NO2、CO2、SO2 分子中键分别为1320、1800、1200，判断它们中心原子轨道杂化类型，说明成键情况。解析： NO2 中心原子N外层电子

10、构型为2s22p3，与O成键时，N采取sp2 杂化，孤对电子不占据杂化轨道。杂化后三个轨道(各占据一个电子)有两个与O形成两个键，另一个为未成键单电子。未成键单电子与成键电子间斥力较小，因而键角大于1200。另外分子中还有一个34 键。 CO2 中心原子C外层电子构型为2s22p2，在与O成键时，C原子2s两个电子激发后，采取sp杂化。两个sp杂化轨道上单电子与两个O原子形成两个键。按价键理论，C上两个未参加杂化电子，与两个氧原子形成两个 键，而按分子轨道理论，C上两个未杂化单电子与两个O原子形成两个 34 键。 因为C采取sp杂化，故CO2 分子为直线型第20页 SO2 分子中S原子外层电子

11、构型为3s23p4，与O成键时S采取sp2 杂化，余下一对电子与两个O原子形成 34 键 因为S原子上孤对电子中有一对占有杂化轨道，因而SO2分子为 V 形，因为S原子半径较大，两个氧原子间斥力与S上孤对电子对成键电子斥力相当，因而SO2 分子中键角恰好为1200。第21页 试说明石墨结构是一个混合型晶体结构。利用石墨作电极或润滑剂各与它晶体中哪一部分结构相关？金刚石为何没有这种性能？ 石墨为层状晶体，在同一层中，碳原子以sp2 杂化轨道成键，每个碳原子还有一个p 轨道，它们垂直于sp2 杂化轨道平面，每个p 轨道上有一个电子可形成大 键，大键中电子是非定域，能够在同层上运动，所以石墨含有导电

12、性，可用作电极。 层与层之间距离较远，是以分子间力结合起来，这种引力较弱，层与层间可滑动，用石墨作润滑剂就是利用这一特征。 金刚石中碳原子以sp3 杂化轨道成键，形成原子晶体。它不含有导电性，不能作润滑剂，很坚硬，可用于切割玻璃等第22页 指两个或两个以上分子或离子，它们原子数目相同，电子数目也相同，常含有相同电子结构，相同几何构型，而且有时在性质上也有许多相同之处。， ， ，等均为三角形构型CO2， N2O， ， ，等都是直线形构型， ， ， 均为四面体构型分子 E/kJmol-1 /10-30Acm m.p./ b.p./ d/gml-1 M.WCO 1071. 9 0. 40 200 1

13、90 0.793 28N2 941.7 0 210 196 0.766 28 第23页等电子体原理 含有相同通式AXm，而且价电子总数相等分子或离子含有相同结构特征，这个原理称为“等电子体原理”。 如： CO2、CNS、NO2+、N3含有相同通式AX2，价电子总数16，含有相同结构直线型分子，中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形骨架，键角为1800，分子里有两套34 p-p大键。 同理SO2、O3、NO2为等电子体， SO42 、PO43为等电子体。 第24页例: CO32 、NO3 、SO3等离子或分子含有相同通式AX3，总价电子数24，有相同结构平面三角形分子，中心原子上没有孤对电子而取sp2杂化轨道形成份子骨架，有一套46 p-p大键。例:SO2、O3、NO2等离子或分子，AX2，18e，中心原子取sp2杂化形式，VSEPR理想模型为平面三角形，中心原子上有1对孤对电子(处于分子平面上)，分子立体结构为V型(或角型、折线型)，有一套符号为34p-p大键。第25页例: SO42 、PO43等离子含有AX4通式，总价电子数32，中心原子有4个 键，故取sp3杂化形式，呈正四面体立体结构；注意：这些离子中心原子全部3p轨道都参加杂化了，都已用于形成s键，所以，分子里中心原子已经不存在p轨道，不参加p-p 键，它们路易斯结构式里重键是d-p大键，不一样于p-p