共价键与分子间力ppt-医用有机化学课件
75页1、第十章 共价键与分子间力,Covalent Bond and Intermolecular Forces,2.1 化学键的定义 Definition of chemical bond,1. 什么是化学键,2Na (s) + Cl2 (g) 2NaCl (s),颜色 状态 导电性 通电下,银灰色 黄绿色 无色,固体 气体 晶体,极强 极弱 极弱,熔融导电,无变化 无变化 熔融下反应逆转,Pauling L在The Nature of The Chemical Bond中提出了用得最广泛的化学键定义:如果两个原子(或原子团)之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体,它们之间就存在化学键。简单地说,化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力。,不同的外在性质反映了不同的内部结构,各自内部的结合力不同,第一节 现代价键理论,化学键(chemical bond):分子或晶体中相邻两原子或离子间的强烈作用力,成键能量约为几十到几百千焦每摩。,第一节 现代价键理论,氢分子的形成 1926年 Heitler 和 London 用量子力学研究氢分子的形成,解释共价键的本质。,
2、第一节 现代价键理论,两氢原子靠近,原子轨道重叠,核间电子云密度增大,系统能量降低,核间距达74 pm(理论值87pm)时形成稳定共价键。 两个氢原子的电子自旋相反,轨道才能重叠成键,称为氢分子的基态(ground state)。电子自旋方向相同时,轨道重叠部分的波函数值相减,互相抵消,核间电子的概率密度几乎为零,称为氢分子的排斥态(repulsion state)。 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。,第一节 现代价键理论,第一节 现代价键理论,现代价键理论(valence bond theory, VB法 ) 两个原子自旋相反的单电子配对,原子轨道重叠,核间电子云密集,系统能量降低,形成稳定的共价键。 原子中单电子才能配对。所以每个原子形成共价键的数目等于单电子数目。这就是共价键的饱和性。 原子轨道重叠愈多,核间电子云愈密集,共价键愈牢固,称为原子轨道最大重叠原理。因此原子轨道将沿最大程度方向重叠,决定了共价键的方向性。,第一节 现代价键理论,HCl分子形成时,图(a) 为最大重叠,第一节 现代价键理论,共价键的类型 键 按成键重叠方式: 键 正常共价键
3、按电子对来源: 配位共价键,第一节 现代价键理论,键和键 键:原子轨道沿键轴(成键核间连线,设为x轴)以“头碰头” 方式进行重叠,重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布,形成共价键。如s-s、s-px 和px-px 轨道重叠。,第一节 现代价键理论,键:例,键:重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆 形,表明电子云密度绕键轴(原子核之间的连 线)对称。形象的称为“头碰头”。,轨道可由各种方式组成,第一节 现代价键理论,键特点: 键的轨道重叠程度比键的轨道重叠程度大,因而键比键牢固。 键可单独存在于两原子间,是构成分子的骨架,两原子间只可能有1个键。 一般地,p-p重叠形成键(记为p-p)比s-s重叠形成键(记为s-s)牢固。,第一节 现代价键理论,键和键 键:互相平行的py或pz轨道则以“肩并肩” 方式进行重叠,的重叠部分垂直于键轴并呈镜面反对称。,第一节 现代价键理论,键:例N2, 键:重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称。 形象的称为 “肩并肩”。, 键:d 轨道重叠形成的 (本课程不要求),第一节 现代价键理论,键特点: 键较易断开,化学活泼性强。 一般它是与键共存于具有双键或叁键的
4、分子中。,第一节 现代价键理论,正常共价键和配位共价键 如果共价键是由成键两原子各提供1个电子配对成键的,称为正常共价键。 如果共价键的形成是由成键两原子中的一个原子单独提供电子对进入另一个原子的空轨道共用而成键,这种共价键称为配位共价键(coordinate covalent bond),简称 配位键(coordination bond)。 配位键用“” 表示,箭头从提供电子对的原子指向接受电子对的原子。,第一节 现代价键理论,例:,第一节 现代价键理论,键参数 表征化学键性质的物理量称为键参数(bond parameter) 共价键的键参数主要有键能、键长、键角及键的极性。,第一节 现代价键理论,键能(bond energy)从能量因素来衡量共价键强度的物理量 双原子分子的键能(E)就等于分子的解离能(D)。 在 100kPa和298.15K下,将1摩尔理想气态分子AB解离为理想气态的A、B原子所需要的能量,称为AB的解离能,单位为 kJmol-1。 例如,对于H2分子 H2 (g) 2H(g) E(HH) D(HH) 436 kJmol-1,第一节 现代价键理论,对于多原子分子,
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