10第七章3南昌大学无机与分析化学PPT.ppt
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1、s轨道属何种对称性?,7.3.4 共价键的类型,a. 绕对称轴旋转180,轨道形状、符号不变,具有对称性;,b. 绕对称轴旋转180,轨道形状不变,轨道符号相反,具有对称性;,1 原子轨道与分子轨道的对称性 (1)原子轨道的对称性 原子轨道在空间有一定的伸展方向,如3个p轨道在空间分别向x、y、z三个方向伸展,可用角度分布图表示。若将它们以x轴为对称轴旋转180,便会出现以下两种情况:,d轨道则与p轨道类似,有 对称和 对称之分,以x标轴为对称轴时:,若以坐标原点为对称中心,又可分为中心对称(g)和中心反对称(u);s,d轨道中心对称,p轨道中心反对称。,d z2、dx2y2 和dyz轨道 为
2、 对称;,dxy和dxz 轨道为 对称。,(2) 分子轨道的对称性,分子 轨道,分子 轨道,键,键,以分子轨道的核间联线为对称轴,具有对称性的分子轨道称为分子轨道,具有对称性的分子轨道则为分子轨道;,按对称性分类,常见共价键有键和键(还有大键,)。,2 共价键的类型,键特点 轨道“头碰头”在键轴连线上达到最大重叠,两核间有最大概率密度;,+,+,ss,+,pxs,pxpx,键特点:轨道“肩并肩”在键轴连线上下方达到重叠,呈键轴反对称;,键与键区分 键: 键轴转动 180轨道符号不变; 键: 符号改变;,pzpz,pypy,通常两原子成键形成分子时,键只能有一个,而键可以不止一个,也可以没有。
3、如N2分子:7N 1s22s22p3 当两个N原子沿x方向靠近时,px与px“头碰头”重叠形成键,而此时py与py、 pz与pz则分别“肩并肩”重叠形成两个互相垂直的键:,z,y,x,N,N,z,x,y,大键分子的特点:平面型分子,H,苯分子的结构,大 键,顺-丁二烯,NO3,O3,石墨晶体中也存在大键,7.3.5 共价键参数 表征共价键性质的物理量,1 键级 键级是描述键的稳定性的物理量。 在价键理论中,用成键原子间共价单键的数目表示键级。 如ClCl分子中的键级=1 ;NN分子中的键级=3; 在分子轨道理论中键级的定义为: 对于同核双原子分子也可表示为:,例如:O2分子的分子轨道式为 KK
4、(2s)2(*2s)2(2px)2(2py)2(2pz)2 (*2py)1(*2pz)1 键级 = (84)/2 = 2 分子的键级越大,表明共价键越牢固,分子也越稳定。He2分子的键级为0,说明它不能稳定存在。 同理可判断O2+,O2,O2,O22的稳定性大小。,2 键能(E) 化学键强度以能量标志的物理量,定义:在标准状态下将气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)、B(g)所需要的能量称为键能。量符号:E,单位:kJmol1。 其数值通常用一定温度下该反应的标准摩尔反应焓变表示,即: AB(g) A (g) + B (g) rHm=E(AB) A与B之间的化学键可以是单键、双键或三键。
5、键解离能(D) 对双原子分子,键能E(AB)等于键的解离能D(AB),可直接从热化学测量中得到。例如, Cl2(g) 2Cl(g) rHm,298.15(Cl2) = E(Cl2) = D(Cl2) = 247kJmol1,原子化能 把一个气态多原子分子分解为组成它的全部气态原子时所需要的能量叫原子化能, 等于该分子中全部化学键键能的总和。 如果分子中只含有一种键,且都是单键,键能可用键解离能的平均值表示。如NH3含有三个NH键: NH3(g) = H(g) + NH2(g) D1 = 433.1 kJmol1 NH2(g) = NH(g) + H(g) D2 = 397.5 kJmol1 N
6、H(g) = N(g) + H(g) D3 = 338.9 kJmol1 E(NH) = (NH) = (D1+D2+D3)/3 = (433.1+ 397.5+ 338.9) kJmol1/3 = 389.8 kJmol1 键能E,键强度,化学键越牢固,分子稳定性。 对同种原子的键能E有: 单键双键叁键 如: E(CC)=346kJmol1 E(C=C)=610kJmol1, E(CC)=835kJmol1,3. 键长,键长(l):分子中成键原子核间平均距离,符号l,单 位 m或 pm。(1pm = 1012m)。 在不同分子中,两原子间形成相同类型的化学键时,键长相近,它们的平均值,即为共
7、价键键长数据。 键长数据越大,表明两原子间的平衡距离越远,原子间相互结合的能力越弱。如HF,HCl,HBr,HI 的键长依次增长,键的强度依次减弱,热稳定性逐个下降,一些键能和键长的数据(298.15K),4. 键角,键角():分子中相邻的共价键之间的夹角称为键 角。 键长和键角是确定分子几何构型的物理量。知道了分子中化学键的键长和键角的数据,便可确定这些分子的几何构型。 键长和键角的数据一般从实验测定。,一些分子的化学键的键长、键角和几何构型 分子 键长l/pm 键角 分子构型 NO2 120 134 V型(或角型) CO2 116.2 180 直线型 NH3 100.8 107.3 三角锥
8、型 CCl4 177 109.5 正四面体型,小结:,成键原子间电负性差值的大小一定程度上反映了键的离子性的大小。 电负性差值大的元素之间化合生成离子键的倾向较 强; 电负性差值小的或电负性差值为零的非金属元素间 以共价键结合; 电负性差值小的或电负性差值为零的金属元素间则 以金属键形成金属单质或合金。,7.4.1 价层电子对互斥理论(VSEPR理论),7.4 多原子分子的空间构型,要点 对AXmEn型分子或离子 分子或离子的空间构型取决于中心原子周围的价层电子对数 (包括成键电子对和未成键 的孤电子对); 中心原子价电子层(简称价层)中的电子对倾向于尽可能地远离,以使彼此间相互排斥作用最小;
9、 VSEPR理论把分子中中心原子的价电子层视为一个球 面。因而价电子层中的电子对(包括键电子对和孤电 子对)(称价电子对VP)按能量最低原理排布在球面,从 而决定分子的空间构型;,VP=2 直线形,VP=3 平面三角形,VP=4 正四面体,VP=5 三角双锥,VP=6 正八面体,中心原子价电子对排布方式,在考虑价电子对(VP)排布时,还应考虑键电子对(BP)与孤电子对(LP)的区别。BP受两个原子核吸引,电子云比较紧缩;而LP只受中心原子的吸引,电子云比较“肥大”,对邻近的电子对的斥力就较大。所以不同的电子对之间的斥力(在夹角相同情况,一般为90)大小顺序为 LPLP LPBP BPBP 为使
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