分子结构(共50张PPT)

第二章分子构造Molecularstrcture第一节离子键一、离子键的构成二、离子键的特点三、影响离子键强度的要素四、离子晶体五、离子的极化第二节共价键一、价键实际二、杂化轨道实际三、共价键参数四、分子晶体和原子晶体第三节分子间的作用力和氢键一、分子的极性二、分子间的作用力三、氢键内容提要教学根本要求1.掌握离子键、共价键、氢键的概念及特点。2.掌握现代价键实际和杂化轨道实际的根本要点、σ键及π健的特征、了解杂化杂化轨道实际的运用。3.了解分子极性，熟习分子间力类型、特点、产生缘由;知道氢键的运用。4.了解离子晶体、分子晶体和原子晶体的特点。第一节离子键化学键(chemicalbond)：分子或晶体中相邻两原子或离子间的剧烈作用力，成键能量约为几十到几百千焦每摩。化学键共价键(配位键)离子键金属键通常以晶体方式存在，称为离子晶体，此类晶体熔点和沸点较高。π键两个原子的原子轨道沿着键轴方向以“肩并肩〞的方式发生重叠。NH3分子的空间构型例如卤族元素单质，常温下：价键实际阐明了共价键的构成，解释了共价键的方向性和饱和性，但阐明多原子分子的空间构型却遇到困难。原子在构成分子时，同一原子中能量相近的不键长是成键原子核间的平均间隔，单位常用pm〔皮米〕。邻硝基苯酚可以构成分子内氢键。〔三〕影响离子键强度的要素而极性分子与极性分子之间，存在着取向力、诱导力和色散力。形状：F2(气体)→Cl2(气体)→Br2(液体)→I2〔固体〕价键实际阐明了共价键的构成，解释了共价键的方向性和饱和性，但阐明多原子分子的空间构型却遇到困难。大重叠的方向构成共价键〔最大重叠原理〕。原子间经过原子轨道重叠所构成的化学键，称为共价键。普通来说，阳离子半径越小，电荷越多，极化才干越强；一、离子键1916年德国科学家Kossel(科塞尔)提出离子键实际〔一〕离子键的构成(以NaCl为例)Na－e——Na+，Cl+e——Cl－相应的电子构型变化：Na：2s22p63s1—2s22p6，Cl：3s23p5—3s23p6构成Ne和Ar的稀有气体原子的构造，构成了稳定的离子。NaCl离子键的构成表示如下：离子键：由阴、阳离子之间经过静电作用所构成的化学键第一节离子键成键原子电负性差值在1.7以上,普通构成的是离子键。1.离子键没有方向性离子的电荷分布是球形对称的，每个离子在任何方向与带相反电荷离子的静电作用都一样，所以离子键没有方向性。2.离子键没有饱和性在离子晶体中，每个离子尽能够多地吸引带相反电荷的离子，并不受离子本身的电荷数的限制，因此离子键没有饱和性。〔二〕离子键的特点离子键的作用力本质是静电引力。第一节离子键〔三〕影响离子键强度的要素第一节离子键1.离子的电荷离子键的本质是阴、阳离子的静电作用，离子所带电荷越多，与带相反电荷的离子之间的静电作用越强，构成的离子键强度就越大，离子化合物亦越稳定。2.离子的半径例如，熔点CaO〔2567℃〕﹥Na2O〔920℃〕离子可以近似视为球体，离子的核间间隔就等于阴阳离子的半径之和。离子的离子半径越小，作用力就越大，键也越结实。〔四〕离子晶体第一节离子键离子键构成的化合物称为离子化合物。通常以晶体方式存在，称为离子晶体，此类晶体熔点和沸点较高。离子晶体特点：在常温下以固态存在；熔点和沸点较高；常温下蒸气压极低；晶体本身不导电，但在水溶液中或熔融形状时可以导电；易溶于水，但在有机溶剂中难溶。氯化钠晶体图NaCl〔五〕离子的极化第一节离子键离子在电场中产生诱导偶极的景象称为离子的极化景象。离子作为带电微粒，本身可以产生电场，使其它离子变形，离子的这种才干称为极化才干。阳离子的极化作用占主要位置，而阴离子的变形性是主要的。普通来说，阳离子半径越小，电荷越多，极化才干越强；阴离子半径越大，电荷越多，越容易被极化。离子极化会使无机化合物的溶解度、熔点、颜色等物理性质发生变化。第二节共价键一、价键实际〔一〕共价键的构成〔以H2分子构成为例〕两氢原子接近，原子轨道重叠，核间电子云密度增大，系统能量降低，构成稳定共价键。H2的构成表示为：原子间经过原子轨道重叠所构成的化学键，称为共价键。共价键的本质是电性的，是两核间的电子云密集区对两核的吸引力。〔二〕价键实际价键实际又称电子配对法，简称VB法，其根本要点如下：1.具有自旋相反的成单电子的原子相互接近时，原子轨道叠，核间电子云密度增大，构成稳定的化学键。一个原子有几个未成对的电子，就能与几个自旋相反的电子配对成键〔电子配对原理〕。2.构成共价键的原子轨道重叠越多，核间电子云的密度越大，构成的共价键越结实。因此，原子轨道尽能够采取最大重叠的方向构成共价键〔最大重叠原理〕。第二节共价键第二节共价键〔三〕共价键的类型σ键按成键重叠方式：π键正常共价键按电子对来源： 配位共价键第二节共价键1.σ键：原子轨道沿键轴〔成键核间连线，设为x轴〕以“头碰头〞方式进展重叠，重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布。如s-s、s-px和px-px轨道重叠。σ键的特点：沿着对称轴分布，可以恣意旋转；重叠程度大，较稳定，不易断裂，化学活性小，可以独立存在于两原子之间。第二节共价键2.π键两个原子的原子轨道沿着键轴方向以“肩并肩〞的方式发生重叠。π键特点：不能绕着键轴恣意旋转，重叠程度较小，不稳定，化学反响中易断裂。第二节共价键例如，N2分子中的共价叁键，两个N原子以一个σ键和两个π键结合，N2分子的构造可表示为N≡N。结论：原子轨道重叠构成共价键时，首先以“头碰头〞最大程度重叠产生σ键，其次以“肩并肩〞侧面重叠构成π键。σ键可以单独存在，而π键不能单独存在，只能与σ键共存于双键或叁键中。稳定性是σ键﹥π键第二节共价键〔四〕配位键共价键构成时，共用电子对仅由一个原子单独提供，这样构成的共价键称为配位共价键，简称配位键。例如，配位键的构成条件：提供共用电子对的原子价电子层有孤对电子；接受共用电子对的原子价电子层有空轨道。配位键用“→〞表示，从孤对电子的提供者指向接受者。第二节共价键2.共价键的方向性共价键构成时，成键电子的原子轨道重叠程度越大，共价键越稳定。s轨道球形对称，p、d、f轨道在空间都有一定的伸展方向。原子轨道的伸展方向和最大重叠原理决议了共价键具有方向性。原子轨道有正值、负值之分，只需同号重叠〔正号与正号部分、负号与负号部分〕，原子轨道才干有效重叠。第二节共价键二、杂化轨道实际价键实际阐明了共价键的构成，解释了共价键的方向性和饱和性，但阐明多原子分子的空间构型却遇到困难。鲍林和斯莱脱在价键实际的根底上提出了杂化轨道实际。LinusPauling杂化轨道实际本质上仍属于现代价键实际，但在成键才干、分子的空间构型等方面丰富和开展了价键实际。第二节共价键〔一〕杂化轨道实际要点1.原子在构成分子时，同一原子中能量相近的不同原子轨道相互混合，组合成一组新的原子轨道，称为杂化轨道。轨道重新组合的过程称为杂化。2.杂化轨道的数目等于参与杂化的原子轨道的总数。3.杂化轨道的成键才干加强。杂化后的轨道外形发生改动，一端突出肥大，因此，构成共价键时重叠程度增大，共价键更稳定。第二节共价键〔二〕杂化轨道的类型1.sp杂化第二节共价键以BeCl2分子的构成为例：〔Be:2s2〕第二节共价键2.sp2杂化：第二节共价键以BF3分子的构成为例。〔B:2s22p1〕第二节共价键3.sp3杂化第二节共价键以CH4分子的构成为例：〔C:2s22p2〕sp3等性杂化CH4分子的空间构型以上所讨论的每种杂化构成的杂化轨道都是完全一样的，称等性杂化。第二节共价键4.sp3不等性杂化H2O和NH3分子中的O原子、N原子都属于sp3不等性杂化。O原子的sp3不等性杂化H2O分子的空间构型第二节共价键sp3不等性杂化:sp3不等性杂化NH3分子的空间构型第二节共价键三、共价键参数〔一〕键长键长是成键原子核间的平均间隔，单位常用pm〔皮米〕。共价键的键长越小，共价键越强，构成的共价键就越结实。一样原子间的键长顺序是：单键＞双键＞叁键。可以表征共价键性质的物理量称为共价键参数。共价键参数主要有键能、键长、键角。例：C—C键长为154pm；C＝C键长为134pm；C≡C键长为120pm第二节共价键〔二〕键能键能是衡量化学键强弱的物理量，常用单位是kJ/mol。在298K、101.3kPa下，将1mol气态分子AB解离成气态基态原子A和B所需求的能量称为键解离能。键能越大，化学键越结实，含有该键的分子就越稳定。键能大小顺序为叁键＞双键＞单键。第二节共价键一些双原子分子的键能和某些键的平均键能

第二节共价键〔三〕键角键角是分子中共价键之间的夹角，是决议分子几何构型的主要参数。根据分子中的键角和键长可确定分子的空间构型。键角是反映分子空间构型的一个重要参数。如H2O分子中的键角为104℃45′，分子为V形构造；CO2分子中的键角为180℃，分子为直线形构造。NH3分子中，H—N—H键角为107.18°，可以推断NH3分子是三角锥形的极性分子。第二节共价键四、分子晶体和原子晶体晶体按其构造微粒和作用力的不同可以分金属晶体、离子晶体、分子晶体和原子晶体四种根本类型。〔一〕分子晶体晶格点是分子。非金属单质和某些化合物在降温凝聚时都能构成分子晶体。特点：此类晶体的熔点低、硬度小、挥发性较大，常温常压下呈气态或液态。固态或熔融形状下均不导电，其溶解遵守“类似相溶〞原理。例如：O2、CO2是气体，乙醇、醋酸是液体。第二节共价键〔二〕原子晶体晶格点是原子，原子间以共价键相结合，构成空间立体网状构造，破坏这类化学键需求耗费较多的能量。特点：熔点和沸点很高，硬度很大。普通不导电、不导热、溶解性差。多数原子晶体为绝缘体，有些如硅、锗等是优良的半导体资料。例如金刚石、硅晶体、SiO2、SiC等。在原子晶体中不存在单个的小分子，整个晶体看作是一个巨型分子。第三节分子间作用力和氢键一、分子的极性根据共价分子中正、负电荷重心能否重合，将分子分为极性分子和非极性分子。正、负电荷重心不重合的分子称为极性分子；正、负电荷重心重合的分子称为非极性分子。第三节分子间作用力和氢键分子的极性键的极性分类1.极性分子2.非极性分子1.极性共价键2.非极性共价键联系双原子分子两者统一多原子分子两者不一定统一（与电负性和分子空间构型有关）分子的极性与键的极性例如，CO2、BeCl2、CH4等分子，构造对称，键的极性可以抵消是非极性分子；H2O、H2S分子，空间构型是角形，NH3分子空间构型为三角锥，分子构造不对称，正、负电荷重心不重合，都是极性分子。第三节分子间作用力和氢键一、分子的极性1873年荷兰物理学家范德华提出了分子间存在着作用力，由此分子间作用力也称为范德华力。分子间作用力根据产生的缘由和特点，可以分为取向力、诱导力和色散力。分子间作用之于力的特点：1.是静电引力，作用能比化学键小1～2个数量级；2.作用范围只需几十到几百pm；3.不具有方向性和饱和性；4.大多数分子以色散力为主。荷兰物理学家范德华第三节分子间作用力和氢键〔一〕取向力极性分子相互接近时，两极因电性的同性相斥、异性相吸，使分子发生相对转动，称之为取向。极性分子的固有偶极而产生的相互作用力，称为取向力。第三节分子间作用力和氢键〔二〕诱导力极性分子和非极性分子相互作用力。第三节分子间作用力和氢键〔三〕色散力非极性分子瞬间偶极而产生的相互作用力。色散力存在于一切分子之间，并且是一种主要的作用力。结论：非极性分子之间，只需色散力；极性分子与非极性分子之间，既有诱导力也有色散力；而极性分子与极性分子之间，存在着取向力、诱导力和色散力。第三节分子间作用力和氢键结论：

构造类似的同系列物质，相对分子量越大，分子间作用力越强。例如卤族元素单质，常温下：形状：F2(气体)→Cl2(气体)→Br2(液体)→I2〔固体〕颜色：无色→黄绿色→红棕色→紫黑色第三节分子间作用力和氢键三、氢键同族元素的氢化物的沸点和熔点普通随相对分子质量的增大而增高，HF、NH3、H2O的沸点比同族氢化物反常的高，阐明它们分子间存在着另一种特殊的作用力，这种作用力就是氢键。第三节分子间作用力和氢键氢键的特点:1.氢键的键能化学键弱得多，普通在42kJ·mol-1下，它比但比分子间作用力强。2.氢键具有饱和性和方向性。饱和性是共价键H原子通常只能构成1个氢键；方向性是以H原子为中心的3个原子X－H···Y尽能够在一条直线上。因此，氢键看作是较强的、有方向性和饱和性的分子间作用力。第三节分子间作用力和氢键〔一〕氢键的构成X-电负性大、半径小，与氢原子构成共价键Y-电负性大、半径小，外层有孤对电子，与氢构成氢键氢键的表示：X—H···YX，Y=F、O、N〔虚线所示为氢