qs2章 分子结构(精品).ppt

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1、无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry两个前提：两个前提：一、化学键一、化学键 分子中直接相邻的两个或多个原子间的较强相分子中直接相邻的两个或多个原子间的较强相互作用。互作用。一般认为，当分子体系能量低于单个原子体一般认为，当分子体系能量低于单个原子体系能量约系能量约40kJ.mol-1以上时，即形成了化学键。以上时，即形成了化学键。二、电负性的作用二、电负性的作用 两原子相遇形成分子，都有得失电子的能力。两原子相遇形成分子，都有得失电子的能力。若两原子电负性相差较大，将选择通过得失若两原子电负性相差较大，将选择通过得失电子来形成化学键。电子来形成

2、化学键。若两原子电负性相差较小，不能得失电子，则若两原子电负性相差较小，不能得失电子，则选择通过共用电子来形成化学键。选择通过共用电子来形成化学键。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry2 第二章第二章 分子结构分子结构 2-1 路易斯结构式路易斯结构式 1916年年路易斯路易斯提出共价键理论：提出共价键理论：a、分子中每个原子应具有稳定的稀有气分子中每个原子应具有稳定的稀有气体原子的电子层结构（体原子的电子层结构（八隅律八隅律）；）；b、稳定结构的获得是通过原子间共用一稳定结构的获得是通过原子间共用一对或若干对电子来实现；对或若干对电子来实现；c

3、、分子中原子间通过共用电子对结合的分子中原子间通过共用电子对结合的作用力称为作用力称为共价键共价键。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry3 分子结构分子结构：路易斯结构式路易斯结构式或或电子结构式电子结构式。键合电子键合电子、非键合电子非键合电子（孤对电子孤对电子）。）。路易斯路易斯共价键理论的不足：共价键理论的不足：a、不能解释共价键形成的本质原因（带负不能解释共价键形成的本质原因（带负电的电子为什么能配对？电子对为什么能使原子电的电子为什么能配对？电子对为什么能使原子结合？）结合？）b、不能解释不符合八隅律的化合物的形成。不能解释不符合八隅律

4、的化合物的形成。见书图见书图2-3。c、其它的事实。其它的事实。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry4路易斯路易斯无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry5 2-2 单键、双键和三键单键、双键和三键键和键和键键价键价键理论（一）理论（一）1927年建立了年建立了现代价键理论现代价键理论（Valence Bond Theory，VB法）法）。1、共共价价键键的的本本质质：形形成成共共价价键键的的两两个个原原子子自自旋旋相相反反的的两两个个电电子子的的原原子子轨轨道道的的互互相相重重叠叠，使使得得电电子子云

5、云密密集集在在原原子子核核之之间间，导导致致体体系系能能量量降低降低。电子云在原子核间密集降低能量的电子云在原子核间密集降低能量的原因原因：电电子子云云降降低低了了两两个个原原子子核核的的正正电电排排斥斥，增增大了两个核对电子云密集区域的吸引力。大了两个核对电子云密集区域的吸引力。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry6 2、最大重叠原理、最大重叠原理：原子轨道总是选择：原子轨道总是选择相互相互最大限度地重叠最大限度地重叠。3、原子轨道重叠的方式：、原子轨道重叠的方式：A、沿着对称轴的方向，轨道重叠部分沿着对称轴的方向，轨道重叠部分沿着键轴呈对称性

6、分布沿着键轴呈对称性分布(图图2-6)。称为。称为键键。B、沿着对称轴垂直的方向，轨道重叠沿着对称轴垂直的方向，轨道重叠部分通过一个键轴的平面呈对称分布部分通过一个键轴的平面呈对称分布(图图2-7)。称为称为键键。C、其它重叠方式：其它重叠方式：4、共价键的饱和性、共价键的饱和性 每个原子成键的总数一定的。每个原子成键的总数一定的。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry7 5、共价键的方向性、共价键的方向性 一个原子与周围原子形成共价键有一一个原子与周围原子形成共价键有一定的角度。定的角度。2-3 价电子互斥模型价电子互斥模型(VSEPPR)一、基

7、本要点：一、基本要点：1、在在AXn共价型分子共价型分子中，中心原子中，中心原子A的周围配置的原子或原子团的立体结构，的周围配置的原子或原子团的立体结构，主要决定于主要决定于中心原子中心原子A价电子层中电子对价电子层中电子对（包括成键电子对和未成键电子对）的互（包括成键电子对和未成键电子对）的互相排斥作用。相排斥作用。分子的立体结构总是分子的立体结构总是采取采取中心原子中心原子A的的价电子层中价电子层中电子对排斥最小电子对排斥最小的那种结构。的那种结构。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry8 2、中心原子价电子对相互排斥作用的大中心原子价电子对相

8、互排斥作用的大小，决定于电子对之间的夹角和电子对的成小，决定于电子对之间的夹角和电子对的成键情况。键情况。规律为规律为：a、电子对之间的夹角越小排斥力越大、电子对之间的夹角越小排斥力越大；b、l-ll-bb-b；c、t-tt-dd-dd-ss-s；d、w-ww-ss-s e、处于中心原子的全充满价层的键合电处于中心原子的全充满价层的键合电子之间的斥力大于处于中心原子的未充满价子之间的斥力大于处于中心原子的未充满价层的键合电子之间的斥力。层的键合电子之间的斥力。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry9 二、判断二、判断Axn立体构型的步骤：立体构型的

9、步骤：1、确确定定在在中中心心原原子子A的的价价电电子子层层中中总总的的电电子子对对数数。中中心心原原子子A的的价价电电子子数数和和配配体体X提提供供的的电电子子数数的的总和，除以总和，除以2即得。即得。注意：注意：a、作为配体的氧族原子可认为不提供共用电子。作为配体的氧族原子可认为不提供共用电子。如如SO2：S价电子对数价电子对数=1/2(6+0)=3。b、如如果果讨讨论论的的物物种种是是离离子子，则则应应加加上上或或减减去去与与电荷相应的电子数。电荷相应的电子数。如如PO43-：P价电子对数价电子对数=1/2(5+3)=4无机化学Inorganic ChemistryInorganic C

10、hemistry10 c、如如果果出出现现一一个个剩剩余余的的单单电电子子，则则把把单单电子看作电子对。电子看作电子对。2、确定、确定A的价电子层中的孤电子对数的价电子层中的孤电子对数。A价价电电子子层层中中的的孤孤电电子子对对数数等等于于A的的价价电电子子层层中中总总的的电电子子对对数数减减去去以以键键结结合合X所所用用电电子子对对数。数。即：即：孤电子对数孤电子对数=总的电子对数总的电子对数 n 或或计算计算：见书：见书71页。页。3、根根据据中中心心原原子子总总的的电电子子对对数数，由由斥斥力力最最小小原原则则，得得出出中中心心原原子子的的价价电电子子对对分分布布的的理理想想模型模型。(

11、72页表及图页表及图2-8)。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry11 4、由由电电子子对对之之间间斥斥力力最最小小原原则则，确确定定排排斥力最小的稳定结构。斥力最小的稳定结构。例例：利用：利用VSEPR模型判断模型判断ClF3分子结构。分子结构。1、中心原子中心原子Cl原子周围的电子对数原子周围的电子对数 =1/2（7+13）=5。2、由由书书72页页表表可可知知，5对对电电子子对对在在中中心心原原子周围呈三角双锥分布。子周围呈三角双锥分布。3、5对对电电子子对对中中有有3对对成成键键电电子子对对，2对对孤孤电子对。电子对。则则ClF3分子有三

12、种可能的结构：分子有三种可能的结构：无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry12 a为为T字型，字型，b为四面体，为四面体，c为平面三角形。为平面三角形。4、由电子对之间斥力最小原则，确定排由电子对之间斥力最小原则，确定排斥力最小的稳定结构。斥力最小的稳定结构。找出三种构型中的最小角度找出三种构型中的最小角度(90)时的电时的电子对之间排斥作用的数目，进行比较。子对之间排斥作用的数目，进行比较。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry13 a b c90l-l排斥作用数排斥作用数 0 1 090l-b排斥作

13、用数排斥作用数 4 3 690b-b排斥作用数排斥作用数 2 2 0结论：结论：ClF3分子结构为分子结构为T字型字型 无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry14 2-4 杂化轨道理论杂化轨道理论价键理论（二）价键理论（二）泡林泡林无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry15 泡林泡林遇到的问题：遇到的问题：CH4分子实验测定其结构分子实验测定其结构 VB法不能解释其成键。法不能解释其成键。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry16 为了解释共价分子结构，为了

14、解释共价分子结构，泡林泡林在在1928至至1931年，年，提出了杂化轨道的理论。提出了杂化轨道的理论。理论依据理论依据：电子运动不仅具有粒子性，同时还有波动性。电子运动不仅具有粒子性，同时还有波动性。波是可以叠加的。波是可以叠加的。泡林泡林认为：认为：碳原子和四个氢原子成键时，所使用的轨道不碳原子和四个氢原子成键时，所使用的轨道不是原来的是原来的s轨道或轨道或p轨道，而是二者经混杂、轨道，而是二者经混杂、叠加叠加而而成的成的“杂化轨道杂化轨道”。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry17 一、杂化轨道理论要点一、杂化轨道理论要点：1、原原子子轨轨道

15、道在在形形成成共共价价键键之之前前，由由于于原原子子的的相相互互影影响响，若若干干不不同同类类型型能能量量相相近近的的原原子子轨轨道道可可以以混混合合起起来来，重重新新组组合合成成一一组组新新轨轨道。道。原子轨道重新组合的过程叫原子轨道重新组合的过程叫杂化杂化。杂化形成的新轨道叫杂化形成的新轨道叫杂化轨道杂化轨道。杂化的条件杂化的条件：原子轨道能量相近。：原子轨道能量相近。杂杂化化的的目目的的：杂杂化化轨轨道道形形成成的的共共价价键键更更稳定。稳定。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry18 2、杂化类型、杂化类型 讨论讨论s轨道与轨道与p轨道的杂

16、化的杂化类型：轨道的杂化的杂化类型：A、sp杂化杂化：同一原子的一个同一原子的一个ns轨道和一个轨道和一个np轨道进行轨道进行杂化，生成两个杂化轨道的过程叫杂化，生成两个杂化轨道的过程叫sp杂化杂化。sp杂化生成杂化生成sp杂化轨道杂化轨道。见书见书75页图页图2-12所示。所示。两个两个sp杂化轨道的杂化轨道的成分相同成分相同（都含有（都含有1/2的的s轨道和轨道和1/2的的p轨道的成分）、轨道的成分）、形状相同形状相同、能量相同能量相同、成键能力相同成键能力相同，不同的是，不同的是空间伸展空间伸展方向不同方向不同。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemi

17、stry19 含有相同成分、成键能力相同的杂化轨含有相同成分、成键能力相同的杂化轨道叫道叫等性杂化轨道等性杂化轨道。生成等性杂化轨道的过程叫生成等性杂化轨道的过程叫等性杂化等性杂化。两个两个sp杂化轨道的伸展方向相反，导致杂化轨道的伸展方向相反，导致两个两个sp杂化轨道之间的杂化轨道之间的夹角为夹角为180，即两个，即两个sp杂化轨道呈直线形分布杂化轨道呈直线形分布。B、sp2杂化杂化：同一原子的一个同一原子的一个ns轨道和两个轨道和两个np轨道在轨道在能量相近时，进行杂化，生成三个杂化轨道能量相近时，进行杂化，生成三个杂化轨道的过程叫的过程叫sp2杂化杂化。sp2杂化生成杂化生成sp2杂化轨

18、道杂化轨道。见书见书75页图页图2-12所示。所示。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry20 三个三个sp2杂化轨道之间的杂化轨道之间的夹角为夹角为120，呈，呈平面三角形分布平面三角形分布。每个每个sp2杂化轨道的成分相同，都含有杂化轨道的成分相同，都含有1/3s轨道和轨道和2/3p轨道的成分。轨道的成分。C、sp3杂化杂化：同一原子的一个同一原子的一个ns轨道和三个轨道和三个np轨道进轨道进行杂化生成四个杂化轨道的过程叫行杂化生成四个杂化轨道的过程叫sp3杂化杂化。sp3杂化生成杂化生成sp3杂化轨道杂化轨道。见书见书75页图页图2-12所示

19、。所示。四个四个sp3杂化轨道之间的杂化轨道之间的夹角为夹角为109.5，呈呈正四面体分布正四面体分布。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry21 每个每个sp3杂化轨道的成分相同，都含有杂化轨道的成分相同，都含有1/4s轨道和轨道和3/4p轨道的成分。轨道的成分。D、其它的杂化类型：其它的杂化类型：sp3d、dsp3、sp3d2、d2sp3等。等。二、杂化轨道理论的应用二、杂化轨道理论的应用 杂化轨道理论主要用于杂化轨道理论主要用于解释分子的立体解释分子的立体构型。构型。1、sp3杂化的实例：杂化的实例：VSEPR模型的模型的AY4(价层电子对数

20、为价层电子对数为4)的的分子或离子的分子或离子的立体构型立体构型都可以用都可以用sp3杂化杂化来来解释解释。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry22 例例1：CH4分子结构。分子结构。VB法不能解释其成键和结构。法不能解释其成键和结构。杂化轨道理论的解释：杂化轨道理论的解释：碳原子成键的过程：基态激发、激发态碳原子成键的过程：基态激发、激发态sp3杂化、杂化态成键。杂化、杂化态成键。类似的实例：类似的实例：CCl4、CH3Cl等等。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry23 例例2：NH3分子实验测定

21、其结构为四面分子实验测定其结构为四面体结构。体结构。杂化轨道理论的解释：杂化轨道理论的解释：氮原子的基态进行氮原子的基态进行sp3杂化，四个杂化杂化，四个杂化轨道轨道不是完全等性不是完全等性的：的：2s电子对占据的杂化轨道的成分相对含电子对占据的杂化轨道的成分相对含有较多的有较多的s电子成分，其它三个杂化轨道的成电子成分，其它三个杂化轨道的成分相同分相同。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry24 不等性杂化不等性杂化：由于有孤电子对的占据而形成不：由于有孤电子对的占据而形成不完全等同的杂化轨道的过程。完全等同的杂化轨道的过程。不等性杂化轨道不等性

22、杂化轨道：由不等性杂化生成的杂化轨：由不等性杂化生成的杂化轨道。道。三个成键电子对受到三个成键电子对受到孤电子对的排斥孤电子对的排斥，使得键，使得键角变小到角变小到HNH=107.3。类似：类似：NH4+、H2O等。等。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry25 例例3：H2SO4、SO42-的立体结构：的立体结构：H2SO4：杂化轨道理论的杂化轨道理论的解释解释：硫原子的基态进行硫原子的基态进行不等性不等性sp3杂化杂化。与四。与四个氧原子形成个氧原子形成两个两个键键和和两个两个配位键配位键。两个。两个配位键上分别再形成配位键上分别再形成两个两个

23、d-p键键。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry26 d-p键的成键能力较弱，键的成键能力较弱，S-O间的三重间的三重键近似看成双键。键近似看成双键。类似：类似：HXOn、H3PO4等。等。SO42-：杂化轨道理论的解释：杂化轨道理论的解释：两个两个负电荷参与负电荷参与硫原子的硫原子的等性等性sp3杂化，形杂化，形成成四个四个配位键配位键，每个，每个 配位键上分别再形成配位键上分别再形成两两个个d-p键。键。S-O间的三重键近似看成双键。间的三重键近似看成双键。类似：类似：XOn-、PO4 3-等。等。无机化学Inorganic Chemistr

24、yInorganic Chemistry27 2、sp2杂化的实例：杂化的实例：VSEPR模型的模型的AY3(价层电子对数为价层电子对数为3)的的分子或离子的分子或离子的立体构型立体构型都可以用都可以用sp2杂化杂化来来解解释释。例例1：BCl3分子实验测定其结构为平面三分子实验测定其结构为平面三角形结构，角形结构，ClBCl=120。杂化轨道理论的解释：杂化轨道理论的解释：硼原子成键的过程：基态激发、激发态硼原子成键的过程：基态激发、激发态sp2杂化、杂化态成键。杂化、杂化态成键。类似的实例：类似的实例：BF3 等等。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chem

25、istry28 例例2：乙烯的立体结构为平面四边形，：乙烯的立体结构为平面四边形，HCH=120。结构式见书结构式见书77页图页图2-14。杂化轨道理论的解释：杂化轨道理论的解释：两个碳原子成键的过程：基态激发、两个碳原子成键的过程：基态激发、激发态激发态sp2杂化、杂化态各形成杂化、杂化态各形成3个个键共键共5个个键，两个碳原子的成单键，两个碳原子的成单p电子形成一个电子形成一个键。键。见书见书78页图页图2-15。类似的实例：类似的实例：甲醛等甲醛等。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry29 3、sp杂化的实例：杂化的实例：VSEPR模型的模

26、型的AY2(价层电子对数为价层电子对数为2)的分的分子或离子的子或离子的立体构型立体构型都可以用都可以用sp杂化杂化来来解释解释。例例1：乙炔的立体结构为直线型，：乙炔的立体结构为直线型，HCC=180。杂化轨道理论的解释：杂化轨道理论的解释：两个碳原子成键的过程：基态激发、激发两个碳原子成键的过程：基态激发、激发态态sp杂化、杂化态各形成杂化、杂化态各形成2个个键共键共3个个键，两键，两个碳原子的个碳原子的4个成单个成单p电子共形成电子共形成2个个键。键。见书见书79页图页图2-16。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry30 例例2：丙二烯的立

27、体结构：丙二烯的立体结构：杂化轨道理论的解释：杂化轨道理论的解释：两边的两个碳原子取两边的两个碳原子取sp2杂化，中间碳杂化，中间碳原子取原子取sp杂化。杂化。杂化轨道理论应用时杂化轨道理论应用时注意注意：主要主要用于对用于对实验事实的解释。分子或离子的立体结构未实验事实的解释。分子或离子的立体结构未知时可用杂化轨道理论作预测，但知时可用杂化轨道理论作预测，但不能做结不能做结论论。分子或离子的立体构型必须由分子或离子的立体构型必须由实验测定实验测定得出结论得出结论。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry31 泡林泡林两次荣获诺贝尔奖金（两次荣获诺贝

28、尔奖金（1954年化学年化学奖，奖，1962年和平奖年和平奖）。）。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry32无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry33 2-5 共轭大共轭大键键 共轭大共轭大键键或或离域离域键键：三个或更多原子：三个或更多原子间的间的键。键。大大键的键的符号符号：nm n：参与形成大：参与形成大键的原子个数。键的原子个数。m：参与形成大：参与形成大键的电子个数。键的电子个数。描述成描述成：n中心中心(轨道轨道)m电子大电子大键。键。形成大形成大键的条件：键的条件：1、原子都在同一平面；

29、原子都在同一平面；2、每个原子有一互相平行的每个原子有一互相平行的p轨道；轨道；3、p轨道没有轨道没有全部全部填满电子。填满电子。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry34 大大键实例键实例：1、苯分子中的苯分子中的p-p大大键键(图图2-17)66。2、丁二烯中的丁二烯中的p-p大大键键(图图2-18)44。3、CO2分子里的分子里的p-p大大键键(图图2-19)两个两个 34。4、CO32-中的中的p-p大大键键(图图2-20)CO32-的两个负电荷参与形成大的两个负电荷参与形成大键：键：46。无机化学Inorganic ChemistryIn

30、organic Chemistry35 5、O3分子里的分子里的p-p大大键键(图图2-21)34。2-6 等电子体原理等电子体原理 等电子体原理等电子体原理：具有相同的通式：具有相同的通式AXm，且，且价电子总数相等的分子或离子具有相同的结构价电子总数相等的分子或离子具有相同的结构特征。特征。例见书例见书83页。页。2-7 分子轨道理论分子轨道理论 分子轨道理论分子轨道理论(Molecular Orbital Theory，简称简称MO法法)：量子力学用于处理分子所得的：量子力学用于处理分子所得的结果。结果。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry

31、36 一、分子轨道理论的基本要点：一、分子轨道理论的基本要点：1、分分子子中中电电子子不不从从属属于于某某些些特特定定的的原原子子，而是在遍及整个分子的范围内运动。而是在遍及整个分子的范围内运动。每每个个电电子子的的运运动动状状态态可可用用波波函函数数(称称为为分子轨道分子轨道)来描述。来描述。2、分分子子轨轨道道是是由由原原子子轨轨道道线线性性组组合合而而成成，参参与与线线性性组组合合的的原原子子轨轨道道数数就就是是组组合合成成的的分分子子轨道数。轨道数。3、每每一一个个分分子子轨轨道道有有一一定定的的能能量量及及图图象象，按按分分子子轨轨道道的的能能量量大大小小，可可以以排排列列出出分分子

32、子轨轨道道能级顺序图。能级顺序图。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry37 4、分分子子轨轨道道中中电电子子的的排排布布遵遵从从能能量量最最低低原原理理、泡里不相容原理、洪特规则。泡里不相容原理、洪特规则。5、电子在分子轨道中自旋相反配对形成共价键。电子在分子轨道中自旋相反配对形成共价键。6、键键级级(等等于于成成键键电电子子数数与与反反键键电电子子数数之之差差的的一半一半)表示键的强度。表示键的强度。二、分子轨道的形成二、分子轨道的形成 1、原子轨道的线性组合、原子轨道的线性组合：两两个个原原子子轨轨道道a、b组组合合成成两两个个分分子子轨轨道

33、道1、2时有两种组合方式：时有两种组合方式：1=c1a+c2b 2=c1a c2b 无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry38 1表表示示波波函函数数的的相相加加组组合合，其其能能量量较较原原子轨道的能量低，称为子轨道的能量低，称为成键分子轨道成键分子轨道。2表表示示波波函函数数的的相相减减组组合合，其其能能量量较较原原子轨道的能量高，称为子轨道的能量高，称为反键分子轨道反键分子轨道。非键分子轨道非键分子轨道。(图图2-22)2、原子轨道组合形成分子轨道的条件、原子轨道组合形成分子轨道的条件：a、能能量量相相近近原原则则：只只有有能能量量相相近近的

34、的原原子子轨轨道道才才能能组组合合成成分分子子轨轨道道，而而且且原原子子轨轨道道的的能能量越相近越好。量越相近越好。b、最最大大重重叠叠原原理理：原原子子轨轨道道组组合合成成分分子子轨轨道道时时应应力力求求原原子子轨轨道道的的波波函函数数图图像像(电电子子云云)最大限度地重叠。最大限度地重叠。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry39 c、对对称称匹匹配配原原理理：原原子子轨轨道道必必须须具具有有相相同的对称性才能组合成分子轨道。同的对称性才能组合成分子轨道。3、原子轨道组合成分子轨道方式、原子轨道组合成分子轨道方式：a、s-s 组合：组合：见书见

35、书87页图页图2-24。分子轨道电子云分子轨道电子云沿着键轴呈对称性分布沿着键轴呈对称性分布。当电子填入该分子轨道时将形成当电子填入该分子轨道时将形成键键。分子轨道分子轨道。符号：符号：成键分子轨道成键分子轨道s，反键分子轨道，反键分子轨道s*。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry40 b、p-p组合组合：六六个个p轨轨道道分分别别形形成成两两个个分分子子轨轨道道、四四个个分子轨道。分子轨道。两个成键两个成键分子轨道是分子轨道是等价等价的，两个反键的，两个反键*分子轨道也是分子轨道也是等价等价的的。无机化学Inorganic ChemistryI

36、norganic Chemistry41 c、s-p组合组合：见书见书85页图页图2-23。形成两个形成两个sp分子轨道。分子轨道。三、分子轨道中电子的排布三、分子轨道中电子的排布 1、氢分子：氢分子：H2分子轨道能级图见书分子轨道能级图见书87页图页图2-25。H2分子轨道组态：分子轨道组态：(1s)2。H2分子中分子中H原子间形成一个原子间形成一个键。键。2、氧分子：氧分子：O2分子轨道能级图见书分子轨道能级图见书88页图页图2-27。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry42 O2分子轨道组态：分子轨道组态：He2(2s)2(*2s)2(2p

37、Z)2(2pY)2(2pX)2(*2pY)1(*2pX)1 当成键分子轨道和反键分子轨道都填满电子时当成键分子轨道和反键分子轨道都填满电子时，体系能量基本不变，从能量的角度考虑，对成键没有体系能量基本不变，从能量的角度考虑，对成键没有贡献，故贡献，故不能形成化学键不能形成化学键。(1s)2(*1s)2和和(2s)2(*2s)2的电子不能参与形成化学的电子不能参与形成化学键，是非键电子。键，是非键电子。氧分子中氧原子间形成氧分子中氧原子间形成一个一个键键，两个三电子两个三电子键键（分别由（分别由(2pY)2 和和(*2pY)1 以及以及(2pX)2和和(*2pX)1 形成）形成）。无机化学Ino

38、rganic ChemistryInorganic Chemistry43 分子轨道理论能够解释氧分子的磁性。分子轨道理论能够解释氧分子的磁性。3、第二周期同核双原子分子的分子轨道第二周期同核双原子分子的分子轨道模型模型 分子轨道能级图见书分子轨道能级图见书90页图页图2-30。两种顺序两种顺序：Li2、Be2、B2、C2、N2；O2、F2。分子轨道组态分子轨道组态：见书：见书91页表页表2-1。4、5、内容自学内容自学无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry44 2-8 共价分子的性质共价分子的性质 2-8-1 键长键长 键长具有键长具有不确定性不

39、确定性。定义定义：分子中两个原子：分子中两个原子核间平均距离核间平均距离。键长可由键长可由理论计算理论计算或或实验测定实验测定。键长数据可键长数据可查表查表。同一共价键同一共价键的键长在不同分子中有差异，的键长在不同分子中有差异，键长键长表中表中所列是同一共价键在不同分子中键所列是同一共价键在不同分子中键长的长的平均值平均值。键长的键长的影响因素影响因素：原子半径、核电荷数、：原子半径、核电荷数、共价键的成键情况。共价键的成键情况。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry45 2-8-2 共价半径共价半径 共价半径共价半径：同种元素的两个原子以共：同

40、种元素的两个原子以共价单键连接时，它们核间距离的一半叫做价单键连接时，它们核间距离的一半叫做原子的共价半径。原子的共价半径。共价半径可由共价半径可由理论计算理论计算或或实验测定实验测定。由由双键或三键双键或三键结合的分子的共价半径结合的分子的共价半径需理论计算。需理论计算。共价半径在共价半径在周期表中的递变周期表中的递变：同一周：同一周期从左至右，共价半径逐渐减小。期从左至右，共价半径逐渐减小。见书见书94-95表表2-2、图、图2-31、图、图2-32。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry46 共价半径与共价半径与有效核电荷有效核电荷成成反比反

41、比。见书见书95页图页图2-32。用共价半径估算键长的经验公式：用共价半径估算键长的经验公式：d(A-B)=(rA+rB)-(9A-B)2-8-3 键能键能 分子的分子的解离能解离能：在在标标准准状状态态(101.3kPa，298K)下下，将将1mol理理想想气气态态分分子子AB拆拆开开成成为为理理想想气气态态的的A原子和原子和B原子所需的能量。原子所需的能量。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry47 解离能的解离能的符号符号D(A-B)，单位单位是是kJ.mol-1。标准状态下：标准状态下：AB（g）A（g）+B（g）rH298=D(A-B)a

42、、双原子分子：双原子分子：解离能就是键能解离能就是键能（rH298(A-B)）。）。如标准状态下：如标准状态下：D(H-H)=rH298(H-H)=436 kJ.mol-1。b、多原子分子：多原子分子：键能为平均解离能键能为平均解离能。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry48 在在不不同同分分子子中中同同一一化化学学键键的的离离解解能能不不一一定相同，由此求得的键能也就不一定相同。定相同，由此求得的键能也就不一定相同。如如 H2O：rH298(O-H)=462.75 kJ.mol-1 HCOOH：rH298(O-H)=431.0 kJ.mol-1

43、 平平均均键键能能：同同一一种种键键在在不不同同分分子子中中键键能能的平均值。的平均值。键能数据一般通过键能数据一般通过实验测定实验测定。常用数据见书常用数据见书96页表页表2-3。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry49 键能的应用：键能的应用：a、说明化学键的强弱及分子的稳定性。说明化学键的强弱及分子的稳定性。一般而言，键能越大，化学键越牢固，含有一般而言，键能越大，化学键越牢固，含有该键的分子越稳定。该键的分子越稳定。b、与键长、键角数据一起对分子的成键情况与键长、键角数据一起对分子的成键情况做出说明。做出说明。2-8-4 键角键角 定义定

44、义：分子中键与键（原子核的连线）的夹角。：分子中键与键（原子核的连线）的夹角。键角是反映分子空间结构的重要因素。键角是反映分子空间结构的重要因素。键角可由键角可由理论理论上或上或实验实验得到。得到。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry50 2-8-5 键的极性和分子的极性键的极性和分子的极性 1、极性的概念、极性的概念：设想某体系正、负电荷分别集中于一点：设想某体系正、负电荷分别集中于一点：正电荷重心正电荷重心与与负电荷重心负电荷重心，称为该体系的，称为该体系的极极，即即正极正极和和负极负极。当该体系呈当该体系呈电中性电中性，则认为正、负极所，则

45、认为正、负极所带电荷绝对值相等：带电荷绝对值相等：q+=q-偶极子偶极子：大小相等符号相反彼此相距一：大小相等符号相反彼此相距一定距离的两个电荷定距离的两个电荷(+q和和-q)组成的体系。组成的体系。具有偶极子的体系称该体系具有具有偶极子的体系称该体系具有极性极性。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry51 2、极性的大小的度量、极性的大小的度量：偶极矩偶极矩：偶极子的偶极子的电量电量与偶极两端的距离（与偶极两端的距离（偶极偶极长长）的乘积：）的乘积：=ql 见书见书98页图页图2-34。偶极矩偶极矩单位单位：C.m或或D(Debye)。偶极矩是偶

46、极矩是矢量矢量：物理学物理学规定规定的方向：由负极向正极。的方向：由负极向正极。化学的化学的习惯习惯方向：由正极向负极。方向：由正极向负极。偶极矩的大小可通过偶极矩的大小可通过实验测定实验测定。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry52 分析分析：某体系的某体系的=0，该，该体系没有极性体系没有极性。某体系的某体系的0，该，该体系有极性体系有极性。3、共价键的极性、共价键的极性：=0的共价键叫的共价键叫非极性共价键非极性共价键。0的共价键叫的共价键叫极性共价键极性共价键。共价键极性的共价键极性的判断判断:a、实验测定、实验测定：是否存在极性及大小。

47、：是否存在极性及大小。b、理论推测、理论推测：无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry53 两个成键原子的两个成键原子的电负性相等电负性相等则形成非极则形成非极性键，性键，不相等不相等则形成极性键。则形成极性键。两个成键原子的电负性两个成键原子的电负性差值越大差值越大，所形，所形成的键的成的键的极性越大极性越大。如卤化氢分子中如卤化氢分子中H-X键的极性大小顺序键的极性大小顺序为：为：H-FH-ClH-BrH-I 4、分子的极性、分子的极性 =0的分子叫的分子叫非极性非极性分子。分子。0的分子叫的分子叫极性极性分子。分子。分子极性的分子极性的判断判断

48、：A、实验测定、实验测定：是否存在极性及大小。：是否存在极性及大小。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry54 B、理论推测、理论推测：a、双双原原子子分分子子：双双原原子子分分的的极极性性与与键键的的极性是一致的。极性是一致的。b、多原子分子：多原子分子：如如果果组组成成分分子子的的原原子子相相同同，则则键键无无极极性性，分子是非极性分子。分子是非极性分子。如如果果组组成成分分子子的的原原子子不不相相同同，则则键键有有极极性性，该该分分子子是是否否有有极极性性将将取取决决于于分分子子空空间间构构 型的对称性。型的对称性。若若分分子子的的对对称称性

49、性能能够够导导致致键键的的极极性性相相互互抵消抵消，则分子无极性；否则有极性。，则分子无极性；否则有极性。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry55 例如例如CO2(直线型直线型)、CH4(正四面体型正四面体型)、BCl3(平面三角型平面三角型)无极性；无极性；H2O(角型或角型或V字型字型)、NH3(四面体型四面体型)、CO(直线型直线型)有极性。有极性。通过测定分子的通过测定分子的偶极矩偶极矩可对分子的可对分子的空间构空间构型做出判断型做出判断。2-9 分子间力分子间力 概概念念：分分子子间间存存在在的的一一种种较较弱弱的的相相互互作作用用力称

50、为分子间力。力称为分子间力。范德华范德华(Van der Waals)力。力。分分子子间间力力是是决决定定分分子子的的许许多多物物理理性性质质的的重重要因素。要因素。无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry56 一般而言，分子间力来自于一般而言，分子间力来自于分子的偶极分子的偶极。一、分子的偶极的类型一、分子的偶极的类型：a、固有偶极、固有偶极：极性分子始终存在的偶极。：极性分子始终存在的偶极。b、诱导偶极、诱导偶极：无机化学Inorganic ChemistryInorganic Chemistry57 外加电场诱导产生的偶极叫外加电场诱导产生的偶