大学无机化学经典课件分子结构.ppt
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1、1弱键弱键 强键强键强键强键 弱键弱键放热放热吸热吸热 C-C C=C CC键能键能KJ/mol 356 598 813键长键长pm 154 134 1202键能(键能(E):气体分子每断裂单位物质的量):气体分子每断裂单位物质的量 的某键时的焓变的某键时的焓变, KJ/mol 如:标态下如:标态下 HCl(g) H(g) + Cl(g)H = 431 KJ/molE (H-Cl) = 431 KJ/mol对双原子分子:对双原子分子:E = 键离解能键离解能DD:将处于基态的双原子分子:将处于基态的双原子分子AB拆开成也处于基态拆开成也处于基态 的的A原子和原子和B原子时,所需能量即为原子时,
2、所需能量即为AB分子的分子的对多原子分子:对多原子分子: E = 逐级离解能的平均值逐级离解能的平均值3键角反映分子空间构型:键角反映分子空间构型: 如如COCO2 2 , 键角键角=180=1800 0 ,直线型,直线型键长键长: : 分子内成键两原子核间的平衡距离分子内成键两原子核间的平衡距离 41.2.1 1.2.1 价键理论价键理论共价键共价键 离子键离子键 金属键金属键51. 价键理论价键理论价键理论价键理论杂化轨道理论杂化轨道理论分子轨道理论分子轨道理论一一 共价键共价键6789成键的条件成键的条件:具有未成对的、自旋方具有未成对的、自旋方 向相反的电子向相反的电子最大重叠原理最大
3、重叠原理:共价键尽可能沿着原子:共价键尽可能沿着原子轨道最大重叠的方向形成轨道最大重叠的方向形成特征:具有饱和性,特征:具有饱和性,+H H N N方向性方向性2 共价键的键型共价键的键型 键,键,键,键,键键键键 : 原子轨道沿键轴方向,原子轨道沿键轴方向,“头碰头头碰头”重叠重叠13键:键: 原子轨道沿键轴原子轨道沿键轴“肩并肩肩并肩”重叠重叠如如 N2 2s22p3 一个一个键,两个键,两个键键15N2 分子结构示意图分子结构示意图16沿着键轴方向以沿着键轴方向以“头碰头头碰头” 重叠的原子轨道能够发生最大重叠的原子轨道能够发生最大程度重叠,重叠部分沿键轴呈程度重叠,重叠部分沿键轴呈圆柱
4、形对称,键能大、稳定性圆柱形对称,键能大、稳定性高。高。 以以“肩并肩肩并肩”重叠的原子轨道,其重叠的原子轨道,其重叠部分对通过键轴的一个节面具有反重叠部分对通过键轴的一个节面具有反对称性,但重叠程度要比对称性,但重叠程度要比 键轨道的小。键轨道的小。因此,因此, 键的键能小于键的键能小于 键的键能,稳键的键能,稳定性低于定性低于 键,但键,但 键的电子比键的电子比 键键的电子活泼,容易参与化学反应。的电子活泼,容易参与化学反应。xyyzz键,键, 键的总结键的总结18固氮原理:固氮原理:使使N N2 2活化,削弱活化,削弱N N原子间的牢固三重原子间的牢固三重健,使它容易发生化学反应。健,使
5、它容易发生化学反应。 固氮酶中含有过渡金属与氮分子形成的配固氮酶中含有过渡金属与氮分子形成的配合物,此配合物使合物,此配合物使N N2 2活化,易于被还原。活化,易于被还原。 实验证明,氮分子与过渡金属形成的化学实验证明,氮分子与过渡金属形成的化学键,不仅有经典的键,不仅有经典的配位键,还有配位键,还有反馈键,反馈键,导致氮分子的三键被削弱,氮分子被活化导致氮分子的三键被削弱,氮分子被活化19键:一个原子的键:一个原子的d轨道与另一个原子相轨道与另一个原子相 匹配的匹配的d轨道以轨道以“面对面面对面”的方式重的方式重叠叠 (通过键轴有两个节面)(通过键轴有两个节面)20 键键 , 键的不同键的
6、不同213 配位共价键:共用电子对是由一个原子单配位共价键:共用电子对是由一个原子单 方面提供而形成的方面提供而形成的 形成配位键的必备条件:形成配位键的必备条件:1)一个原子价电子层有孤对电子)一个原子价电子层有孤对电子2)另一原子价电子层有空轨道。)另一原子价电子层有空轨道。如:如:CO分子分子224 . 键的极性键的极性非极性:同种原子形成的非极性:同种原子形成的 如如 H2 ,N2 , O2极性极性 : 不同原子形成的不同原子形成的H-I H-Br H-Cl H-F 极性增强极性增强 1. 1. 形成和特征形成和特征2 Na + Cl2 Na + Cl2 2 = 2NaCl = 2Na
7、Cl燃烧燃烧 3s 3s1 1 3s 3s2 23p3p5 5二二 离子键离子键1916 年,德国化学家年,德国化学家 W. Kossel 根据大多数化根据大多数化合物具有稀有气体稳定结构的事实,提出了离合物具有稀有气体稳定结构的事实,提出了离子键的概念。子键的概念。 24 这类化合物之所以导电,是因为它们在熔融这类化合物之所以导电,是因为它们在熔融状态或水溶液中能够产生带电荷的粒子,即离子。状态或水溶液中能够产生带电荷的粒子,即离子。Kossel 认为电离能小的活泼金属元素的原子和电认为电离能小的活泼金属元素的原子和电子亲和能大的活泼非金属元素的原子相互接近时,子亲和能大的活泼非金属元素的原
8、子相互接近时,金属原子上的电子转移到非金属原子上,分别形金属原子上的电子转移到非金属原子上,分别形成具有成具有稀有气体稳定电子结构稀有气体稳定电子结构的正负离子。正离的正负离子。正离子和负离子之间通过子和负离子之间通过静电引力静电引力结合在一起,形成结合在一起,形成离子化合物。这种正负离子间的静电吸引力就叫离子化合物。这种正负离子间的静电吸引力就叫做离子键。做离子键。2627离子键是靠静电引力而形成的化学键,离子键是靠静电引力而形成的化学键,电负性相差大的元素之间才能形成离子键电负性相差大的元素之间才能形成离子键特征:特征: 1. 1. 无方向性无方向性 2. 2. 无饱和性无饱和性28离子键
9、是离子键是活泼金属活泼金属元素的原子和元素的原子和活泼非金属活泼非金属元素的原子之元素的原子之间形成的,其形成的重要条件就是原子之间的间形成的,其形成的重要条件就是原子之间的电负性差值电负性差值较大较大。一般来说,元素的电负性差越大,形成的离子键越。一般来说,元素的电负性差越大,形成的离子键越强。强。即使是电负性最小的铯与电负性最大的氟所形成的氟化铯,即使是电负性最小的铯与电负性最大的氟所形成的氟化铯,也不纯粹是静电作用,仍有部分原子轨道的重叠,即仍有也不纯粹是静电作用,仍有部分原子轨道的重叠,即仍有部分共价键的性质。一般用离子性百分数来表示键的离子部分共价键的性质。一般用离子性百分数来表示键
10、的离子性的相对大小,实验证明,在氟化铯中,离子性占性的相对大小,实验证明,在氟化铯中,离子性占 92%,也就是说铯离子与氟离子之间的键仍有也就是说铯离子与氟离子之间的键仍有 8% 的共价性。的共价性。一般一般把元素电负性差值大于把元素电负性差值大于 1.7 的的化合物看作是离子型化合物化合物看作是离子型化合物2 2 离子半径离子半径d = r+ + r-核间距核间距 d 可以用可以用 X 射线衍射方法通过实验测定射线衍射方法通过实验测定301926 年,年,Goldchmidt 用光学法测得用光学法测得 F 离子离子半径为半径为 133 pm 和和 O2- 离子半径为离子半径为 132 pm。
11、以此为基础,他利用式以此为基础,他利用式 推出推出 80 多种离子的半径多种离子的半径d = r+ + r-31已知:已知:F F- - 的半径的半径 r = 133Pmr = 133Pm规律规律: rMn+ rM ; rMn- rM rNa+ rMg2+ rAl3+ rF- rCl- rBr- rFe3+ rFe2+ 键型过渡:成键两元素的电负性差值键型过渡:成键两元素的电负性差值 越大,键的极性越强越大,键的极性越强32 离子键的强度通常用晶格能的大小来衡量离子键的强度通常用晶格能的大小来衡量。因为在离。因为在离子晶体中,既有相反电荷之间的库仑吸引力,又有相同电子晶体中,既有相反电荷之间的
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