共價(jià)鍵與分子間作用力.ppt

1 第十章分子結(jié)構(gòu) 10 1離子鍵 10 2共價(jià)鍵 10 3分子間作用力 2 分子或晶體中相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用力稱為化學(xué)鍵 離子鍵 共價(jià)鍵 配位鍵 金屬鍵 化學(xué)鍵的概念 3 10 1離子鍵 一 形成與特點(diǎn)靜電引力 q1 q2分別為正負(fù)離子所帶電量 r為正負(fù)離子的核間距離 無(wú)方向性和飽和性 與任何方向的電性不同的離子相吸引 所以無(wú)方向 且只要是正負(fù)離子之間 則彼此吸引 即無(wú)飽和性 4 二 影響離子鍵強(qiáng)弱及離子化合物性質(zhì)的因素 電荷 半徑 電子構(gòu)型 NaCl易溶于水 CuCl難溶于水 5 10 2共價(jià)鍵理論一經(jīng)典路易斯理論1916年 美國(guó)科學(xué)家Lewis提出共價(jià)鍵理論 認(rèn)為分子中的原子都有形成稀有氣體電子結(jié)構(gòu)的趨勢(shì) 求得本身的穩(wěn)定 而達(dá)到這種結(jié)構(gòu) 是通過(guò)共用最外層的單電子來(lái)實(shí)現(xiàn) 例如H H HH通過(guò)共用一對(duì)電子 每個(gè)H均成為He的電子構(gòu)型 形成一個(gè)共價(jià)鍵 6 但Lewis沒(méi)有說(shuō)明這種鍵的實(shí)質(zhì) 所以適應(yīng)性不強(qiáng) 在解釋BCl3 PCl5等其中的原子未全部達(dá)到稀有氣體結(jié)構(gòu)的分子時(shí) 遇到困難 7 二 現(xiàn)代價(jià)鍵理論 引言 氫分子的共價(jià)鍵 8 H2中的化學(xué)鍵 可以認(rèn)為是電子自旋相反配對(duì) 結(jié)果使體系的能量降低 從電子云的觀點(diǎn)考慮 可認(rèn)為H的1s軌道在兩核間重疊 使電子在兩核間出現(xiàn)的幾率大 形成負(fù)電區(qū) 兩核吸引核間負(fù)電區(qū) 使2個(gè)H結(jié)合在一起 9 現(xiàn)代價(jià)鍵理論基本要點(diǎn) 1 具有自旋相反的未成對(duì)電子的兩原子相互接近時(shí) 原子軌道 電子云 重疊使核間電子云密度增大 體系能量降低 形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵 2 兩個(gè)成鍵原子的電子云重疊越多 核間電子云密度就越大 形成的共價(jià)鍵就越牢固 原子軌道最大重疊原理 10 共價(jià)鍵的特征 共價(jià)鍵的飽和性 受自旋相反限制 一個(gè)原子上的一個(gè)電子只能與另一個(gè)原子上自旋方向相反的一個(gè)電子配對(duì) 一個(gè)原子中所含未成對(duì)電子數(shù)就是它可能形成共價(jià)鍵的數(shù)目 11 s s s p p p 1 鍵 原子軌道以 頭碰頭 的形式重疊形成的共價(jià)鍵 共價(jià)鍵的類型 鍵 鍵 配位鍵 12 鍵的電子云界面圖 鍵的特點(diǎn) 電子云重疊程度大 能量低 故 鍵比較牢固 是首選成鍵方式 13 鍵 原子軌道以 肩并肩 式重疊形成的共價(jià)鍵稱為 鍵 鍵特點(diǎn) 電子云重疊程度較小 較活潑 且 鍵一般不能單獨(dú)存在 14 N2分子的成鍵方式 15 鍵以 頭碰頭 式成鍵 鍵和 鍵的比較 16 配位鍵 共用電子對(duì)由某個(gè)原子單方提供 另一個(gè)原子提供空軌道 17 鍵參數(shù) 鍵能 鍵長(zhǎng) 鍵角和鍵的極性等 鍵能 bondenergy 在298K和標(biāo)準(zhǔn)壓力 100kPa 時(shí) 將lmol氣態(tài)分子AB拆開(kāi) 成為氣態(tài)的A原子和B原子所需要的能量 用符號(hào)E表示 單位kJ mol 1 對(duì)雙原子分子 E DA B 對(duì)于多原子分子 鍵能越大 化學(xué)鍵越牢固 分子越穩(wěn)定 單鍵 雙鍵 叁鍵 18 鍵長(zhǎng) 分子中兩個(gè)原子核間的平衡距離叫做鍵長(zhǎng) 通常鍵長(zhǎng)越短 鍵越牢固 鍵角在分子中同一原子形成的兩個(gè)化學(xué)鍵之間的夾角叫鍵角 19 鍵的極性非極性共價(jià)鍵 成鍵電子云無(wú)偏向 正負(fù)電荷重心重合的共價(jià)鍵 極性共價(jià)鍵 成鍵電子云有偏向 正負(fù)電荷重心不重合的共價(jià)鍵 成鍵原子間的電負(fù)性差值越大 鍵的極性就越大 離子鍵可以看成是極性鍵的極限 20 8O2s22p4 6C2s22p2 問(wèn)題 H2O的鍵角為什么為104 5 如何解釋CH4分子的空間構(gòu)型 21 1 原子在形成分子的過(guò)程中 同一原子能量相近的不同類型的原子軌道改變了原有軌道的狀態(tài) 能量 形狀 方向 重新組合成新的軌道 雜化軌道 一頭大 一頭小 雜化軌道具有更強(qiáng)的成鍵能力 2 有幾個(gè)原子軌道參加雜化 就能組合成幾個(gè)雜化軌道 基本要點(diǎn) 三 雜化軌道理論 22 3 雜化軌道的空間取向是取盡可能大的鍵角 使相互的排斥作用達(dá)到最小 形成的鍵更穩(wěn)定 兩個(gè)雜化軌道 直線形三個(gè)雜化軌道 平面三角形四個(gè)雜化軌道 正四面體形 23 a 按參加雜化的軌道分類s p型sp雜化 sp2雜化和sp3雜化 s p d型sp3d雜化 sp3d2雜化等 雜化軌道的類型 24 b 按雜化軌道能量是否一致分類等性雜化 如C的sp3雜化4條sp3雜化軌道能量一致 25 同一層上1個(gè)s軌道和l個(gè)p軌道間進(jìn)行雜化 叫做sp雜化 其雜化所形成的軌道 叫做sp雜化軌道 直線型 sp雜化 BeCl2的形成過(guò)程 4Be2s2 26 sp2雜化 同一層上1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道間的雜化 叫做sp2雜化 其雜化所生成的雜化軌道 叫做sp2雜化軌道 平面三角形 5B 27 sp3雜化 同一層上1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道間的雜化 叫做sp3雜化 其雜化所生成的雜化軌道 叫做sp3雜化軌道 四面體型 CH4分子形成 6C 28 不等性的sp3雜化 雜化以后的幾個(gè)雜化軌道的能量不完全相等 O H 104 5 H H2O呈V形結(jié)構(gòu) 8O 29 N H 107 3 H H NH3分子的空間構(gòu)型 7N 30 雜化軌道類型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系小結(jié) 31 四 價(jià)層電子對(duì)互斥理論 分子的幾何構(gòu)型取決於中心原子價(jià)電子層中電