分子结构与晶体结构
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1、第五章 分子结构与晶体结构化学键的类型：离子键 ， 共价键，金 属键。1第一节 离子键一 .离子键的形成 正，负离子之间相互作用，包括 吸引力，也包括排斥力。Na e =Na+ 2S22p63S1e-2S22p6Cl + e =Cl - 3S23p5 + e - 3S23p62 原子得ne-成负离子，失ne-成正离子； 正负离子以静电引力结合，成离子化合物； 离子键强度，正比于电荷q，反比于半径r。403wNa+ Cl - Na+ Cl - Na+ Cl - Na+ Cl - Na+ Cl w Na+ Cl - Na+ Cl - Na+ Cl - Na+ Cl - Na+ Cl w配位数6w不存在小分子二.离子键的特征：1.没有方向性2.没有饱和性4第二节 共价键w 1927年，海特勒、伦敦解H2分子 的薛定谔方程，共价键的本质才 得以解释。 目前共价键理论有价键理论(VB法 )和分子轨道理论(MO法)。5一.共价键的本质(VB法)解氢分子的薛定谔方程时得知:两个氢原子的未成对电子靠近时，系统能量的变化如图:(1) 氢分子的形成：6自旋相反，出现基态，引力增强，能量降低。此时，d=74
2、pm，Es=-436kJmol-1。74pm 2a0=106pm 原子轨道发生了重叠。自旋平行，出现斥态，系统能量高；7(2) 价键理论要点：成键原子的未成对电子自旋相反；对称性匹配原理：原子轨道的重叠，必须发生于角度分布图中正负号相同的轨道之间。最大重叠原理：成键原子的原子轨道重叠程度（面积）越大，键越牢。8+-+-+-+-+-+-+-+-+-9（3） 共价键的特征饱和性电子配对后不再与第三个电子成键； 方向性除s轨道，最大重叠必有方向 二. 共价键的类型键:原子轨道沿键轴方向“头碰头”式重叠;键:原子轨道沿键轴方向“肩并肩”式重叠10键，重叠程度大，较稳定；键，重叠程度小，较活泼。由一个原子（给予体）提供电子对， 另一个原子（接受体）提供空轨道，形 成的共价键叫配位键。 如： H3NH+O=NN特例: 配 位 键多重键中，必有一键，其余为键。11第三节 分子的几何构型问题的引出: CH4 C 1S22S22P2 2个单单e 可形成二个键,但有机物中C为价. H2O O 1S22S22P4 2个单单e O-H键键角应应90 实验测实验测 得 1044012一.杂化轨道理论杂化轨道:同
3、一原子中，能量相近的原子轨道混合起来，形成成键能力更强的新轨道。杂化：上述过程叫杂化。 杂化轨道数：等于参加杂化的原子轨道数目之和。 如： sp杂化s+p 杂化轨道数=213杂化轨道的组成：参加杂化的原子轨道平均化。如：spsp2杂化轨道的特征角度分布图有大、小头，有利于成键（提高重叠程度）。-14二.杂化轨道的类型 BF3CH4激发杂化成键激发杂化成键15与之类似，还有NHNH3 3分子的形成。由于它们分子中保留有孤对电子,因此分子的形状是不对称的: 三.等性杂化与不等性杂化 例H2O基态O激发态O化合态H2O16练习题：试说明乙烯和乙炔分子中化学键的形成(提示:在乙烯中C-C键把两个正三角形接合在一起;在乙炔中有两个相互垂直的键).按提示,两个C原子发生sp2杂化,各有一个p电子:解：乙烯（H2C=CH2）:17两个C原子的这两个p电子垂直于sp2三角形平面，重叠成键：三个sp2杂化轨道，一 个与C，两个与H成键。C原子发生sp杂化。每个C原子的两个sp杂化轨道各以其一与C成键，以另一 与H成键。但，每个C原子还有两个未参 与杂化的相互垂直的p电子： 乙炔(HCCH)：18它们在垂直于键的两个相 互垂直的平面上形成键。 如右图：19杂化轨道 类型SPSP2SP3 不等性SP3参与杂化的 原子轨道S PSPPS P P P S P P P杂化轨道 数2 3 44(1对e), 4(1对e) 杂化轨道 间 夹 角1801201092810716,10440分子空间构型直线正三 角型正四面体三角锥, V字型实例HgCl2 BeCl2 C2H2BF3 BCl3 C2H4CH4 SiF4NH3 H2O PCl3 H2S20
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