无机化条学 第9章 分子结构.ppt
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1、第九章 分子结构,9.2 价键理论,9.6 键参数,9.5 分子轨道理论,9.4 价层电子对互斥理论,9.1 Lewis理论,9.3 杂化轨道理论,化学键:分子或晶体中相邻原子(或离子)之间强烈的吸引作用。,共价键理论:,9.1 Lewis理论(1916年) 9.2 价键理论(1927年, 1930年) 9.3 杂化轨道理论(1931年) 9.4 价层电子对互斥理论(1940年) 9.5 分子轨道理论(20世纪20年代末),化学键种类:共价键、离子键、金属键。,9.1 Lewis理论,电子配对理论共用电子对成键。,违背八隅体规则的例子:BF3,PCl5,SF6等。, Lewis结构式, 八隅体
2、规则,HH,9.2.1 共价键的形成和本质,9.2 价键理论,9.2.3 共价键的键型,9.2.2 价键理论的基本要点 与共价键的特点,Heitler和London用量子力学处理H2分子 的形成过程,得到 ER关系曲线。,9.2.1 共价键的形成和本质, 价键理论继承了Lewis共用电子对的概念。 以量子力学为基础。 揭示了共价键的本质原子轨道重叠,原子核间电子概率密度大吸引原子核而成键。,1. 基本要点:,未成对价电子自旋方式相反; 对称性一致,原子轨道最大程度重叠。,2. 特点:,方向性,饱和性,9.2.2 价键理论的基本要点 与共价键的特点,1.键:原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头
3、碰头)。,9.2.3 共价键的键型,2.键:两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠(肩并肩)。,3. 配位键 形成条件:成键原子一方有孤对电子, 另一方有空轨道。,O,C,例:,9.3.1 杂化轨道的概念,9.3.2 杂化轨道的类型,9.3 杂化轨道理论,在形成分子的过程中,若干不同类型能量相近的原子轨道重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程称为杂化,所形成的新轨道叫做杂化轨道。,9.3.1 杂化轨道的概念,CH4的空间构型为正四面体。,C:2s22p2,1. sp型杂化,9.3.2 杂化轨道的类型, sp3杂化,CH4形成时的sp3杂化。,四个sp3杂化轨道,B: 2s22p1,
4、 sp2杂化,BF3的空间构型为平面三角形。,BF3形成时的sp2杂化。,三个sp2杂化轨道, sp杂化,BeCl2分子:直线形。,BeCl2形成时的sp杂化。,两个sp杂化轨道,s轨道,p轨道,sp杂化轨道,sp杂化轨道在空间取向,BeCl2分子 用杂化轨道 成键。,sp型杂化轨道的夹角公式:,式中:为杂化轨道之间的夹角, 为杂化轨道中含s轨道的成分。 例如:BeCl2分子,2. spd型杂化, sp3d杂化,PCl5(g)的几何构型为三角双锥。,P: 3s23p3, sp3d2杂化,SF6的几何构型为八面体。,S: 3s23p4,杂化轨道与分子空间构型,2-,3.不等性杂化,参与杂化的原子
5、轨道s,p和d等成分不相等,所形成的杂化轨道是一组能量彼此不相等的轨道。 sp3不等性杂化:NH3 , H2O。,NH3:几何构型 为三角锥。,N: 2s22p3,一对孤对电子占据的杂化轨道能量较低,含更多的s成分。,sp3不等性杂化,NH3分子形成时的轨道杂化。,H2O:几何构型为V型。,O: 2s22p4,两个杂化轨道能量较低,被两对孤对电子占据。,sp3不等性杂化,小结:杂化轨道的类型与分子的空间构型,中心原子,直线形 三角形 四面体 三角锥 V型,杂化轨道类型 sp sp2 sp3 不等性sp3,参加杂化的轨道,杂化轨道数,成键轨道夹角,分子空间构型,实例,思考题:解释CH4,C2H2
6、,CO2的分子构型。,已知: C2H2,CO2均为直线型;,的构型为:,9.4.1 价层电子对互斥理论的 基本要点,9.4.3 判断分子(离子)几何构型的 实例,9.4.2 分子几何构型的预测,9.4 价层电子对互斥理论 (VSEPR),1. AXmLn分子(A为中心原子,X为配位原子,L为孤对电子) 的几何构型取决于中心原子A的价电子层电子对数VPN。,2. 价层电子对尽可能远离,以使斥力最小。,VPN = m + n,9.4.1 价层电子对互斥理论的 基本要点,价层电子对的排布方式,3. 就只含单键的AXmLn分子而言,AXmLn分子的几何构型与价层电子对的排布方式,4. A与X间具有重键
7、时当成单键处理。 5. 价层电子对间的斥力大小规律: 电子对间夹角愈小,斥力愈大; LP-LP LP-BP BP-BP ; 叁键 双键 单键。,分子或离子几何构型的推断步骤:,1. 确定中心原子的价层电子对数,A的价电子数=A所在的族数 A, 硼族, 碳族, 氮族,氧族,卤素,稀有气体 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 X的价电子数: H和卤素记为1,氧和硫记为0。,9.4.2 分子几何构型的预测,例:CH4分子中, VPN = (4+14) /2 = 4 H2O VPN = (6+12) /2 = 4 SO3 VPN = (6+0) /2 = 3,VPN = (6+0+2) /2 =
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