第六章化学键与分子结构.ppt

1、1,6 化学键与分子结构Chemical Bond and Structure,2,主要内容,原子之间的作用力:化学键分子中原子排列:分子构型分子之间作用:分子间力,Pauling,L.(1901-1994),3,化学键,化学键：分子内部原子之间的作用力。,化学键理论可以解释：1、分子的形成及其稳定性2、分子的几何构型3、分子的化学性质,已经明确了的化学键：离子键、共价键、金属键,4,6.1 离子键（Ionic Bond),6.1.1 离子键形成离子键 由正负离子的静电引力结合的化学键形成离子键的条件：元素电负性相差1.7 电负性相差越大，键的离子性越强。6.1.2 离子键的特点 是没有方向性

2、，没有饱和性。,5,6.1.3 离子的特征,（1)离子的电荷:正电荷是得电子数;负电荷是 失电子数。,（2）离子的电子构型2电子型(1S2)，8电子型(ns2np6)，18电子型(ns2np6 nd10），182型(n-1)s2(n-1)p6 (n-1)d10ns2），,（3）离子半径:有不同计算方法，r正 r原 r负；同族和同周期变化规律与原子半径变化规律相同。,6,6.2.1 氢分子的形成,6.2 共价键的价键理论 Covalent Bond Theory,7,6.2.2 价键理论的基本要点,（1）形成共价键时，仅成键原子价电子轨道和其中的电子参加作用。（2）在共价键形成时，含有自旋相反电

3、子的原子价电子轨道发生重叠，形成稳定的共价键。,8,6.2.3 共价键的形成和特点,（1）共价键具有饱和性 价电子轨道是有限的,（2）共价键具有方向性 原子轨道具有方向性,9,10,（1）键,（2）键,头碰头重叠,肩并肩重叠,如果两原子形成共价单键，此键必为键， 若是多键，则有一个键，其余为键,6.2.4 共价键的类型,11,12,键和键比较,电子云重叠程度 键 键 成键电子云的流动性 键 键 参加反应的活泼性 键 键,13,正四面体构型,14,三角锥构型,15,V字形构型,16,6.2.2 杂化轨道理论（Hybrid Orbital Theory）,6.2.2.1杂化轨道的基本要点（1）能量

4、相近的、类型不同的价电子轨道重新组合成一组新的轨道。这一过程称为杂化，杂化后的原子轨道称杂化轨道。（2）杂化轨道的数目等于杂化前原子轨道的数目。（3）为了减少轨道之间的斥力，杂化轨道在空间的分布采取最大的夹角。,17,6.2.2.2 杂化轨道类型与分子的空间构型(1) sp杂化与直线型分子,Be: 激发 杂化 2s 2p 2s 2p sp 2p sp p,BeCl2分子的形成, ,成键,BeCl2分子的形成,19,(2)sp2杂化与平面三角形分子,20,BF3分子的形成,B: 激发 杂化 2s 2p 2s 2p sp2 2p PF 成键 sp2 p, ,BF3分子的形成,21,(3)sp3杂化

5、与四面体分子,22,CH4分子的形成,C: 激发 杂化 2s 2p 2s 2p sp3 sp3 s, ,sH 成键,23,预测水、氨的分子结构,24,(4)sp3不等性杂化与有关分子的构型,N: 不等性杂化 成键 2s 2p sp3 sp3 sO: 不等性杂化 成键 2s 2p sp3 sp3 s, , ,25,杂化轨道数 = 键数 + 孤电子对数,26,C60的成键情况？,27,6.4 分子极性、分子间力和氢键Molecular Polar，Intermolecular Forces and Hydrogen Bonds,6.4.1 分子的极性(1) 键的极性非极性键化学键中共用电子对没有偏

6、移的化学键。 极性键成键共用电子对有偏移的化学键。影响极性大小的因素键的极性大小与成键两原子的电负性差值有关，两原子的电负性相差越大，键的极性越强,28,键的极性大小顺序是HI HBr HCl HF。,29,(2)分子的极性正、负电荷中心重合的分子为非极性分子；正、负电荷中心不重合的分子为极性分子。,同种元素组成的双原子分子 由非极性化学键形成的分子为非极性分子； 由极性化学键形成的分子为极性分子，且化学键的极性越大，分子的极性越强；对于多原子分子，分子的极性由分子的对称性决定。,30,31,具有中心对称的分子为 非极性分子 否则为极性分子,32,(3) 偶极矩,偶极矩等于分子中正、负电荷中心

7、间的距离和正、负电荷中心所带电量的乘积。用符号表示，单位D。1D=3.33610-30C.m = q.d,分子的偶极矩越大，极性越强；分子的偶极矩小，分子极性弱，偶极矩等于0，则为非极性分子。,d,+q,-q,33,6.4.2 分子间力,34,(1) 取向力 称固有偶极之间的作用力为取向力取向力是存在于极性分子之间的一种分子间力,影响取向力的因素分子的极性越大，分子间距离小，温度越低取向力大。,35,(2) 诱导力 固有偶极和诱导偶极之间的作用力称诱导力,当极性分子和非极性分子相互靠近时，极性分子固有偶极产生的电场使非极性分子发生变形而产生偶极，这种偶极称诱导偶极。,影响诱导力的因素：极性分子

8、的极性越强，非极性分子的变形性越大，诱导力越大;分子间距离小，温度越低诱导力大,36,(3) 色散力瞬时偶极之间的作用力称色散力,分子内负电荷（电子云）中心和正电荷（原子核）中心不时地发生相对位移而产生偶极，这种偶极称瞬时偶极,37,影响色散力的因素(温度、分子间距离) ： 分子的摩尔质量越大，分子的变形性越大，色散力越大；分子间距离小，温度越低色散越力大,问题：极性分子之间是否存在诱导力和色散力？极性分子与非极性分子之间是否存在色散力？,38,分子间力的本质是什么？有什么特点？,本质：静电引力特点： 1. 没有方向性和饱和性 2. 近距离的作用力 3. 分子间力是以色散力为主的，诱导 力总是

9、很弱,39,(4) 分子间力对物质性质的影响,A 对物质溶沸点的影响同一物质内，分子间作用力大，则物质的熔点、沸点高，熔化热、汽化热大。,如：卤素单质随着摩尔质量的增大，色散力依次增大，其通常条件下的物理状态是F2 ,Cl2 为气体，Br2为液体，I2固体。,40,B 对物质溶解性的影响溶剂和溶质之间的作用力越大，则溶质在溶剂中的溶解度大相似相溶原理极性物质易溶于极性溶剂中非极性物质易溶于非极性溶剂中,四氯化碳溶剂可将卤素单质从水中萃取？,41,请比较,第七主族元素氢化物各分子间的取向力、色散力？沸点？,HF HCl HBr HI取向力 大色散力 大 沸点 大 ？,42,HF, H2O, NH

10、3与其同族同系物比较，熔、沸点特别高？,43,6.4.3 氢键 与氢有关的一种作用力,(1) 氢键的形成及条件 H+ F-H+ F-,氢键组成可以用 XH :Y,X,Y是电负性大，半径小的原子，“:”为孤电子对,44,(2) 氢键的特点,氢键具有方向性和饱和性形成氢键的三个原子成直线排列（分子间氢键）或接近直线排列（分子内氢键）。,45,(3) 氢键对物质性质的影响,1）同种分子间氢键的形成，使物质的熔（沸）点升高，熔化热和汽化热增大。分子内氢键，常使其熔沸点低于同类化合物,水、氨的熔沸点明显高于其同系物。如邻硝基苯酚（分子内氢键）的沸点45，而间位硝基苯酚的沸点为96，对位硝基苯酚的沸点为114。,乙醇和水可以混溶；氨在水中有大的溶解度也是由于形成分子间氢键。,2）溶剂和溶质之间能形成氢键将会大大增大溶 质的溶解度。,46,(5) 氢键存在的普遍性,NH3,冰,47,48,NaCl,CsCl,49,离子晶体,50,N2分子中的化学键（三键）, ,