7分子結(jié)構(gòu)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 7分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)PPT課件課件 2 一、離子鍵理論的基本要點(diǎn)一、離子鍵理論的基本要點(diǎn) 1 1、離子鍵的形成、離子鍵的形成 1）電負(fù)性小的活潑金屬和電負(fù)性大的活潑 非 金屬相遇，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，形成正、負(fù)離子 ，均達(dá)到稀有氣體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 2）正、負(fù)離子借靜電引力相互靠近，當(dāng)正 、負(fù)離子靠近到吸引力和排斥力相等時(shí)，整個(gè)體 系 的能量降到最低，于是就形成了離子鍵。 第一節(jié)第一節(jié) 離子鍵離子鍵(p144)(p144) 第2頁(yè)/共99頁(yè)第1頁(yè)/共99頁(yè) 3 由此得到離子鍵離子鍵概念：原子間發(fā)生電子轉(zhuǎn) 移，形成正、負(fù)離子，然后正、負(fù)離子間由靜 電引力形成的化學(xué)鍵稱為離子鍵。由離子鍵形 成的化合

2、物叫離子化合物離子化合物。 以NaCl的形成為例： 第3頁(yè)/共99頁(yè)第2頁(yè)/共99頁(yè) 4 2、離子鍵的特點(diǎn)離子鍵的特點(diǎn) 1）離子鍵的本質(zhì)：靜電引力靜電引力。 原子得失電子形成正負(fù)離子后，依靠靜電引力 結(jié)合在一起。 2）離子鍵無(wú)飽和性、無(wú)方向性離子鍵無(wú)飽和性、無(wú)方向性。 這是因?yàn)殡x子的電荷分布是球形對(duì)稱的，只要 條件許可，一個(gè)離子在空間的任何方向都可以與異 號(hào)電荷離子相互吸引，說(shuō)明其無(wú)方向性；一個(gè)離子 在一個(gè)方向吸引一個(gè)異號(hào)電荷離子后，在該方向仍 會(huì)受到異號(hào)電荷離子的影響，只是距離越遠(yuǎn)，作用 力越弱，說(shuō)明離子鍵無(wú)飽和性。 第4頁(yè)/共99頁(yè)第3頁(yè)/共99頁(yè) 5 氯化鈉晶體結(jié)構(gòu)示意圖：表明離子 鍵無(wú)

3、方向性和無(wú)飽和性。 第5頁(yè)/共99頁(yè)第4頁(yè)/共99頁(yè) 6 第6頁(yè)/共99頁(yè)第5頁(yè)/共99頁(yè) 7 2）同一周期正離子半徑隨離子電荷增加而減小， 負(fù)離子半徑隨電荷增加而增大。 如： Li+ Be2+ Na+ Mg2+ Al3+ F- O2- 離子半徑/pm: 68 35 97 66 51 136 140 3) 同一元素的原子半徑比其正離子的半徑大，比 其負(fù)離子的半徑小。 如： H+ H H- 第7頁(yè)/共99頁(yè)第6頁(yè)/共99頁(yè) 8 小結(jié)小結(jié)：核電荷數(shù)離子半徑，核外電子 層離子半徑。 離子半徑是決定離子化合物中正、負(fù)離子之 間吸引力的重要因素。離子半徑越小，離子間吸 引力越大，相應(yīng)化合物越穩(wěn)定，熔、沸

4、點(diǎn)越高。 如p145表7-1。 第8頁(yè)/共99頁(yè)第7頁(yè)/共99頁(yè) 9 2 2、離子電荷、離子電荷 離子的電荷在數(shù)值上等于原子在反應(yīng)過(guò)程 中得失的電子數(shù)，得電子的帶負(fù)電荷，失電子得電子的帶負(fù)電荷，失電子 的帶正電荷。的帶正電荷。 離子電荷是影響離子化合物性質(zhì)的重要因 素。離子電荷高，對(duì)相反電荷的離子靜電引力 越強(qiáng)，則離子鍵越強(qiáng)，因而化合物的熔點(diǎn)也越 高(實(shí)例參見(jiàn)p146第一段)。 第9頁(yè)/共99頁(yè)第8頁(yè)/共99頁(yè) 10 3 3、離子的類型及電子構(gòu)型、離子的類型及電子構(gòu)型 1）對(duì)單原子負(fù)離子：（eg：F，Cl，S2，O2）最外 電子層都有8個(gè)電子（ns2np6）即8電子構(gòu)型。與稀有氣體原 子的電子

5、構(gòu)型相同。 2）對(duì)單原子正離子：情況比較復(fù)雜，可以有以下幾種 電子構(gòu)型： 與稀有 氣體原 子的電 子構(gòu)型 相同 第2周期的1，2主族，如Li+，Be2+ 第3周期以后的1，2主族，如Na+，Mg2+ 4周期后的3-8副族，如Mn2+，F(xiàn)e2+等 4周期后的1-2副族，如Ag+，Hg2+等 第4周期后的p區(qū)主族元素，如Sn2+，Pb2+等 第10頁(yè)/共99頁(yè)第9頁(yè)/共99頁(yè) 11 離子的電子構(gòu)型對(duì)化合物的性質(zhì)也有一定影 響，如Na+和Cu+離子電荷相同，離子半徑也幾乎相 等(分別為95pm和96pm)，但NaCl易溶于水，CuCl 不溶于水，這是由于兩種離子的電子構(gòu)型不同之 緣故。 總之，元素離

6、子的電子層結(jié)構(gòu)、離子的電荷 與半徑，對(duì)于離子鍵的強(qiáng)弱及有關(guān)離子型化合物 的性質(zhì)，如：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度及化合物的顏 色，起著決定性的作用。在后面一些章節(jié)內(nèi)容的 學(xué)習(xí)中，將會(huì)用到這些概念。 第11頁(yè)/共99頁(yè)第10頁(yè)/共99頁(yè) 12 三、晶格能三、晶格能U U離子鍵強(qiáng)度的標(biāo)志離子鍵強(qiáng)度的標(biāo)志 氣體正離子和氣態(tài)負(fù)離子結(jié)合形成氣體正離子和氣態(tài)負(fù)離子結(jié)合形成1 1molmol離子晶離子晶 體時(shí)所放出的能量稱為晶格能體時(shí)所放出的能量稱為晶格能，用符號(hào)U表示。 單 位：KJmol-1 晶格能大小標(biāo)志著離子型晶體中離子鍵的強(qiáng)弱 。晶格能增加，離子鍵增大，離子晶體越穩(wěn)定，該 晶體熔沸點(diǎn)越高，硬度越大。 晶格能

7、的求法可用“玻恩哈伯循環(huán)法”(自 學(xué)) 此處以NaCl為例介紹熱化學(xué)循環(huán)法的應(yīng)用。 第12頁(yè)/共99頁(yè)第11頁(yè)/共99頁(yè) 13 電離能 I 升華熱S 0.5Cl2 (g) Na(s) + 0.5Cl2 (g) NaCl (s) Na(g) + 0.5解離能(0.5D) Na(g) + Cl (g) Na+ (g) + Cl (g) 電子親和能 E Na+(g) + Cl-(g) 晶格能 U Q 根據(jù)能量守恒定律，反應(yīng)的生成熱Q等于各分布 過(guò)程能量變化的總和，即： Q=S + 0.5D + I + E + U U= QS0.5DIE 第13頁(yè)/共99頁(yè)第12頁(yè)/共99頁(yè) 14 上述反應(yīng)中，代入有

8、關(guān)數(shù)據(jù)： Q = - 410.9kJ/mol S = 108.8kJ/mol 0.5D = 119.7 kJ/mol I = 496 kJ/mol E = - 348.7 kJ/mol 求得: U = - 786.7 kJ/mol 一般，對(duì)于相同類型的晶體，離子的電荷越 高，正負(fù)離子核間距離越短，則反應(yīng)的U越大， 化合物的離子鍵也越強(qiáng)。相應(yīng)離子化合物的熔點(diǎn) 越高，硬度越大。 第14頁(yè)/共99頁(yè)第13頁(yè)/共99頁(yè) 15 概概述述： 離子鍵理論可以說(shuō)明離子化合物的生成和性 質(zhì)。但對(duì)于相同原子結(jié)合形成的單質(zhì)分子，或由 性質(zhì)相近的非金屬原子形成的化合物分子(如 H2, O2, HCl) 等分子的形成，

9、則只能由共價(jià)鍵理論來(lái) 說(shuō)明，共價(jià)鍵理論主要有價(jià)鍵理論價(jià)鍵理論與分子軌道理分子軌道理 論。論。 第二節(jié)第二節(jié) 共價(jià)鍵（共價(jià)鍵（p147p147） 第15頁(yè)/共99頁(yè)第14頁(yè)/共99頁(yè) 16 1 1、共價(jià)鍵的形成、共價(jià)鍵的形成 1916年Lewis提出了經(jīng)典共價(jià)鍵理論。他認(rèn) 為：分子中的原子可以通過(guò)共用電子對(duì)使每一個(gè)分子中的原子可以通過(guò)共用電子對(duì)使每一個(gè) 原子達(dá)到穩(wěn)定的稀有氣體電子結(jié)構(gòu)原子達(dá)到穩(wěn)定的稀有氣體電子結(jié)構(gòu)。原子通過(guò)共原子通過(guò)共 用電子對(duì)而形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵用電子對(duì)而形成的化學(xué)鍵稱為共價(jià)鍵。 下面以氫分子的形成為例說(shuō)明共價(jià)鍵的形成 。 一、價(jià)鍵理論一、價(jià)鍵理論 第16頁(yè)/共99頁(yè)第15

10、頁(yè)/共99頁(yè) 17 量子力學(xué)處理兩個(gè)氫原子所組成的體系發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè) 氫原子從遠(yuǎn)至近相互接近時(shí)，兩氫原子相互作用出現(xiàn)兩種 情況：如果兩電子自旋方向相反，隨著兩原子距離R變小， 體系能量逐漸降低，當(dāng)R=R0時(shí)，出現(xiàn)能量最低值。如果兩 電子自旋相同，隨著R變小，體系能量逐漸升高。說(shuō)明： 自旋方向相反的兩個(gè)電子之間可以形成化學(xué)鍵。自旋方向相反的兩個(gè)電子之間可以形成化學(xué)鍵。 自旋相同的電子：推斥態(tài) H2分子形成過(guò)程中 的能量變化 第17頁(yè)/共99頁(yè)第16頁(yè)/共99頁(yè) 18 2 2、價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn)、價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn) 上述實(shí)例說(shuō)明共價(jià)鍵形成的基本條件共價(jià)鍵形成的基本條件是： 成鍵兩原子需有自旋相反的成

11、單電子，成鍵時(shí)單成鍵兩原子需有自旋相反的成單電子，成鍵時(shí)單 電子所在的原子軌道必須發(fā)生最大程度的有效重電子所在的原子軌道必須發(fā)生最大程度的有效重 疊疊。這也是價(jià)鍵理論的基本要點(diǎn)。 兩原子間究竟形成幾個(gè)共價(jià)鍵取決于成鍵原 子的成單電子數(shù)。兩原子各有一個(gè)成單電子，形 成單鍵，各有兩個(gè)成單電子，形成雙鍵，以此類 推。 第18頁(yè)/共99頁(yè)第17頁(yè)/共99頁(yè) 19 二、共價(jià)鍵的特點(diǎn)二、共價(jià)鍵的特點(diǎn) (p148)(p148) 1 1、共價(jià)鍵的飽和性：、共價(jià)鍵的飽和性： 成鍵原子中必須有自旋相反的成單電子。成單成單 電子的數(shù)目就是成鍵數(shù)目電子的數(shù)目就是成鍵數(shù)目；成單電子若已經(jīng)全部配 對(duì)，就不可能再與其他原子

12、成鍵，這就是共價(jià)鍵的 飽和性。 2 2、共價(jià)鍵的方向性、共價(jià)鍵的方向性 形成共價(jià)鍵應(yīng)滿足原子軌道最大重疊原理，即 成鍵原子軌道應(yīng)沿著合適的方向以達(dá)到最大程度的成鍵原子軌道應(yīng)沿著合適的方向以達(dá)到最大程度的 有效重疊。有效重疊。由此決定了共價(jià)鍵的方向性。 第19頁(yè)/共99頁(yè)第18頁(yè)/共99頁(yè) 20 在所有軌道中只有s軌道呈球形對(duì)稱，無(wú)方向 性，由此形成的鍵才無(wú)方向性。其他p、d、f 軌 道由于在空間的伸展方向不同，他們的相互重疊 或與s 軌道的重疊必須取一定方向，才能形成穩(wěn) 定的化學(xué)鍵。 以以HClHCl為例為例: : + + + 1 s z + 3p z z Cl的3pz和H的1s軌道重疊 ，只

13、有沿著z軸重疊，才能保證 最大程度的重疊，而且不改變 原有的對(duì)稱性。 第20頁(yè)/共99頁(yè)第19頁(yè)/共99頁(yè) 21 Cl2分子中成鍵的原子軌道，也要保持對(duì)稱 性和最大程度的重疊。 pz z pz + z + 第21頁(yè)/共99頁(yè)第20頁(yè)/共99頁(yè) 22 3 3、共價(jià)鍵的類型、共價(jià)鍵的類型 按形成共價(jià)鍵時(shí)原子軌道的重疊方式可將共價(jià) 鍵分為不同的類型，常見(jiàn)的是鍵和鍵和鍵鍵。 1)1)鍵鍵：成鍵原子軌道沿鍵軸(即兩原子核連線 )以“頭碰頭頭碰頭”的方式進(jìn)行重疊，由此形成的鍵稱 為鍵。鍵。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：軌道的重疊部分呈 圓柱形對(duì)稱分布，沿鍵軸 旋轉(zhuǎn)時(shí)重疊的程度及符號(hào) 均不改變?？尚纬涉I的鍵的 原子軌道有原

14、子軌道有s-s、s-px 和 px-px等(參見(jiàn)：p149圖7-4) 鍵示意圖 第22頁(yè)/共99頁(yè)第21頁(yè)/共99頁(yè) 23 2)2)鍵鍵-原子軌道中兩個(gè)相互平行成鍵原 子軌道如pz或pz 以“肩并肩” 方式發(fā)生有效重 疊則形成鍵。此時(shí)鍵。此時(shí)軌道的重疊部分垂直于鍵軸 并呈鏡面反對(duì)稱分布?？砂l(fā)生這種重疊的原子軌 道是py-py，pz-pz，p-d等，如圖示： 一般，肩并肩重疊不如頭碰頭重疊有效，故 鍵穩(wěn)定性一般不如鍵 。反應(yīng)性能高于鍵 。 鍵是兩原子間形成的第二、第三鍵。 第23頁(yè)/共99頁(yè)第22頁(yè)/共99頁(yè) 24 原子結(jié)合成分子時(shí)究竟形成鍵還是鍵 ，與成鍵原子的價(jià)電子構(gòu)型有關(guān)。若只有一個(gè)單 電

15、子，無(wú)論它在價(jià)電子層的s或p軌道，則優(yōu)先形 成一個(gè)鍵；若單電子較多，則可形成幾個(gè)鍵 或一個(gè)鍵和一至兩個(gè)鍵，在兩原子間所形成 的共價(jià)鍵只能有一個(gè)鍵，其余為鍵。 第24頁(yè)/共99頁(yè)第23頁(yè)/共99頁(yè) 25 實(shí)例分析：分析實(shí)例分析：分析N N2 2分子中化學(xué)鍵成分分子中化學(xué)鍵成分 N原子的電子組態(tài)為1s22s22px12py12pz1，其 中3個(gè)單電子分別占據(jù)3個(gè)互相垂直的p軌道。當(dāng) 兩個(gè)N原子結(jié)合成N2分子時(shí)，各以1個(gè)px軌道沿鍵 軸以“頭碰頭”方式重疊形成1個(gè)鍵后,余下的 2個(gè)2py和2個(gè)2pz軌道只能以“肩并肩”方式進(jìn)行 重疊，形成2個(gè)鍵。所以，N2分子中有1個(gè)鍵 和2個(gè)鍵，其分子結(jié)構(gòu)式可用N

16、N表示。 第25頁(yè)/共99頁(yè)第24頁(yè)/共99頁(yè) 26 4 4、配位鍵概念、配位鍵概念 根據(jù)成鍵原子提供電子形成共用電子對(duì)方式的不同，共 價(jià)鍵可分為正常共價(jià)鍵和配位共價(jià)鍵。 正常共價(jià)鍵正常共價(jià)鍵：如果共價(jià)鍵是由兩原子各提供1個(gè)電子配 對(duì)成鍵，稱為正常共價(jià)鍵，如H2、O2、HCl等分子中的共價(jià)鍵 。 配位共價(jià)鍵配位共價(jià)鍵：如果共價(jià)鍵是由成鍵兩原子中的一個(gè)原子 單獨(dú)提供電子對(duì)進(jìn)入另一個(gè)原子的空軌道共用而成鍵，這種 共價(jià)鍵稱為配位共價(jià)鍵，簡(jiǎn)稱配位鍵配位鍵。 通常為區(qū)別于正常共價(jià)鍵，配位鍵用“” 表示，箭 頭從提供電子對(duì)的原子指向接受電子對(duì)的原子。 第26頁(yè)/共99頁(yè)第25頁(yè)/共99頁(yè) 27 實(shí)例分析：

17、分析實(shí)例分析：分析COCO分子中化學(xué)鍵成分分子中化學(xué)鍵成分 在CO分子中，O原子的價(jià)電子構(gòu)型為2s22p4 ，C原子 的價(jià)電子構(gòu)型為2s22p2，O原子除了以2個(gè)單的2p電子與C原 子的2個(gè)單的2p電子形成1個(gè)鍵和1個(gè)鍵外，還單獨(dú)提 供一孤對(duì)電子進(jìn)入C原子的1個(gè)2p空軌道共用，形成1個(gè)配 位鍵，這可表示為： :C =O: 配位鍵必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：一個(gè)成鍵原子的價(jià) 電子層有孤對(duì)電子；另一個(gè)成鍵原子的價(jià)電子層有空軌 道。 配位鍵的形成方式雖和正常共價(jià)鍵不同，但形成以 后，兩者是沒(méi)有區(qū)別的。 第27頁(yè)/共99頁(yè)第26頁(yè)/共99頁(yè) 28 概述：概述： 價(jià)鍵理論成功地闡明了共價(jià)鍵的本質(zhì)及特 點(diǎn)，但分

18、子結(jié)構(gòu)中的不少實(shí)驗(yàn)事實(shí)卻無(wú)法解釋 。例如,甲烷分子的結(jié)構(gòu)。為了解決這些矛盾 ，鮑林在VB法基礎(chǔ)上，提出了雜化軌道理論雜化軌道理論。 第28頁(yè)/共99頁(yè)第27頁(yè)/共99頁(yè) 29 1 1、雜化軌道理論的基本要點(diǎn)、雜化軌道理論的基本要點(diǎn) 1 1）概念）概念 在形成在形成多原子分子多原子分子的過(guò)程中，的過(guò)程中，中心原子的若干能量相中心原子的若干能量相 近的原子軌道重新組合，形成一組新的原子軌道。近的原子軌道重新組合，形成一組新的原子軌道。這個(gè)過(guò) 程叫做軌道的雜化，產(chǎn)生的新軌道叫做雜化軌道。 例如，形成CH4分子時(shí)，中心碳原子的2s和2px、2py、 2pz等四條原子軌道發(fā)生雜化，形成一組（四條）新的雜

19、化 軌道，即4條sp3雜化軌道，這些sp3雜化軌道不同于s軌道， 也不同于p軌道。雜化軌道有自己的波函數(shù)、能量、形狀和 空間取向。 第29頁(yè)/共99頁(yè)第28頁(yè)/共99頁(yè) 30 圖示為甲烷分子的形成過(guò)程： 第30頁(yè)/共99頁(yè)第29頁(yè)/共99頁(yè) 31 2 2）雜化軌道具有如下特性：）雜化軌道具有如下特性： A、只有能量相近的軌道才能相互雜化； B、雜化軌道成鍵能力大于未雜化軌道(參考 p150)； C、參加雜化的原子軌道數(shù)目與形成的雜化 軌道數(shù)目相等； D、不同類型的雜化，雜化軌道空間取向不 同。 第31頁(yè)/共99頁(yè)第30頁(yè)/共99頁(yè) 32 按參加雜化的原子軌道種類，軌道的雜化有 sp和spd兩種

20、主要類型。按雜化后形成的幾個(gè)雜化 軌道的能量是否相同，軌道的雜化可分為等性雜 化和不等性雜化。 1.sp1.sp型雜化型雜化 能量相近的能量相近的n ns s軌道和軌道和npnp軌道之間的雜化軌道之間的雜化稱為 spsp型雜化型雜化。按參加雜化的s軌道、p軌道數(shù)目的不 同，sp型雜化又可分為sp、sp2、sp3 三種雜化。 二、雜化軌道的類型二、雜化軌道的類型 第32頁(yè)/共99頁(yè)第31頁(yè)/共99頁(yè) 33 （1 1）spsp雜化雜化 由由1 1個(gè)個(gè)s s軌道和軌道和1 1個(gè)個(gè)p p軌道組合成軌道組合成2 2個(gè)個(gè)spsp雜化軌雜化軌 道道的過(guò)程稱為spsp雜化雜化，所形成的軌道稱為sp雜化 軌道。

21、每個(gè)sp雜化軌道均含有1/2的s軌道成分和 1/2的p軌道成分。為使相互間的排斥能最小，軌 道間的夾角為1800 。當(dāng)2個(gè)sp雜化軌道與其他原 子軌道重疊成鍵后就形成直線型分子。 第33頁(yè)/共99頁(yè)第32頁(yè)/共99頁(yè) 34 實(shí)例分析實(shí)例分析1 1：試說(shuō)明：試說(shuō)明BeClBeCl2 2分子的空間構(gòu)型。分子的空間構(gòu)型。 解：實(shí)驗(yàn) 測(cè)出，BeCl2 分子中有2個(gè) 完全等同的 Be-Cl鍵，鍵 角為1800 ， 分子的空間構(gòu) 型為直線。 圖示說(shuō)明，Be原子的價(jià)層電子組態(tài)為2s2， 在形成BeCl2分子的過(guò)程中，Be原子的1個(gè)2s 電子被激發(fā)到2p空軌道，2s軌道和2px軌道 進(jìn)行sp雜化，組成夾角為1

22、800的2個(gè)能量相 同的sp雜化軌道，當(dāng)它們各與2個(gè)Cl原子中 含有單電子的3p軌道重疊，就形成2個(gè)sp-p 的鍵，所以BeCl2分子的空間構(gòu)型為直線 。 第34頁(yè)/共99頁(yè)第33頁(yè)/共99頁(yè) 35 （2 2）spsp2 2雜化雜化 由1個(gè)s軌道與2個(gè)p軌道組合成3個(gè)sp2雜化 軌道的過(guò)程稱為spsp2 2 雜化雜化。每個(gè)sp2雜化 軌道含有1/3 的s軌道成分和2/3的p軌道 成分，為使軌道間的排斥能最小，3個(gè)sp2 雜化軌道呈正三角形分布，夾角為1200 。當(dāng)3個(gè)sp2雜化軌道分別與其他3個(gè)相同 原子的軌道重疊成鍵后，就形成正三角 形構(gòu)型的分子。 BF3的平面三角形構(gòu) 型和sp2雜化軌道的

23、 空間取向 第35頁(yè)/共99頁(yè)第34頁(yè)/共99頁(yè) 36 實(shí)例分析實(shí)例分析2 2：試說(shuō)明：試說(shuō)明BFBF3 3分子的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型 解： 實(shí) 驗(yàn)測(cè)定，BF3分 子中有3個(gè)完全 等同的B-F鍵， 鍵角為1200 ， 分子的空間構(gòu) 型為正三角形 。 BF3分子的中心原子是B，其價(jià)層電子組態(tài)為 2s22px1 。在形成BF3分子的過(guò)程中，B原子的2s 軌道上的1個(gè)電子被激發(fā)到2p空軌道，價(jià)層電子 組態(tài)為2s12px12py1 ，1個(gè)2s軌道和2個(gè)2p軌道進(jìn)行 sp2雜化，形成夾角均為1200 的3個(gè)完全等同的 sp2雜化軌道，當(dāng)它們各與1個(gè)F原子的含有單電 子的2p軌道重疊時(shí)，就形成3個(gè)sp、

24、2-p的鍵。 故BF3 分子的空間構(gòu)型是正三角形。 第36頁(yè)/共99頁(yè)第35頁(yè)/共99頁(yè) 37 （3 3）spsp3 3雜化雜化 sp3雜化軌道是由1個(gè)s軌道 和3個(gè)p軌道組合成4個(gè)sp3雜化軌 道。每個(gè)sp3雜化軌道含有1/4的 s軌道成分和3/4的p軌道成分。 為使軌道間的排斥能最小，4個(gè) 頂角的sp3雜化軌道間的夾角均 為1090 28 。當(dāng)它們分別與其他 4個(gè)相同原子的軌道重疊成鍵后 ，就形成正四面體構(gòu)型的分子。 第37頁(yè)/共99頁(yè)第36頁(yè)/共99頁(yè) 38 實(shí)例分析實(shí)例分析3 3：試解釋：試解釋CHCH4 4分子的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型 解：近代實(shí)驗(yàn)測(cè)定表明，CH4分子的空間構(gòu)型 為正

25、四面體。其形成過(guò)程可表示為： 中心原子C以?shī)A角均為1090 28的4個(gè)完全等同的sp3雜化 軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌 道重疊后，形成4個(gè)sp3-s的 鍵。故CH4 分子的空間構(gòu)型為 正四面體。 第38頁(yè)/共99頁(yè)第37頁(yè)/共99頁(yè) 39 2 2、spdspd型雜化型雜化 能量相近的(n-1)d與ns、np軌道或ns、np與 nd軌道組合成新的dsp或spd型雜化軌道的過(guò)程可統(tǒng) 稱為spdspd型雜化型雜化。雜化形成過(guò)程如sp3d可表示為: 第39頁(yè)/共99頁(yè)第38頁(yè)/共99頁(yè) 40 1 1、等性雜化、等性雜化 雜化后所形成的幾個(gè)雜化軌道所含原來(lái)軌道 成分的比例相等，能量完全相同，這種雜化稱

26、為 等性雜化等性雜化（equivalent hybridization）。 如上述的三種sp型雜化，即BeCl2、BF3和CH4 分子中的中心原子分別為sp、sp2和sp3等性雜化 。 第40頁(yè)/共99頁(yè)第39頁(yè)/共99頁(yè) 41 2 2、不等性雜化、不等性雜化 雜化后所形成的幾個(gè)雜化軌道所含原來(lái)軌 道成分的比例不相等而能量不完全相同，這種 雜化稱為不等性雜化不等性雜化。通常，若參與雜化的原 子軌道中，有的已被孤對(duì)電子占據(jù)，其雜化是 不等性的。 等性雜化和不等性雜化關(guān)鍵點(diǎn)：每個(gè)雜化 軌道的狀態(tài)是否一樣。 第41頁(yè)/共99頁(yè)第40頁(yè)/共99頁(yè) 42 第42頁(yè)/共99頁(yè)第41頁(yè)/共99頁(yè) 43 圖

27、9-8 NH3分子的結(jié)構(gòu)示意圖 當(dāng)3個(gè)含有單電子的sp3雜化軌道各與1個(gè)H原子的1s軌道 重疊，就形成3個(gè)sp3-s的鍵。由于N原子中有1對(duì)孤對(duì)電子 不參與成鍵，其電子云較密集于N原子周圍，它對(duì)成鍵電子 對(duì)產(chǎn)生排斥作用，使 N-H 鍵的夾角被壓縮至1070（小于 109028），所以 NH3分子的空間構(gòu)型呈三角錐形。 第43頁(yè)/共99頁(yè)第42頁(yè)/共99頁(yè) 44 第44頁(yè)/共99頁(yè)第43頁(yè)/共99頁(yè) 45 當(dāng)2個(gè)含有單電子的sp3雜化軌道各與1個(gè)H原子 的1s軌道重疊，形成2個(gè)sp3-s的鍵，而余下的2 個(gè)含有較多2s軌道成分的sp3雜化軌道各被1對(duì)孤對(duì) 電子占據(jù)，它們對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用比N

28、H3分 子中的更大，使O-H鍵夾角壓縮至104045(比NH3分 子的鍵角小)，故H2O分子具有V形空間構(gòu)型。 第45頁(yè)/共99頁(yè)第44頁(yè)/共99頁(yè) 46 雜化軌道間的夾角與相應(yīng)共價(jià)分子的空間結(jié)構(gòu) 有如下關(guān)系： 雜化 方式 spsp2sp3sp3d,dsp3sp3d2,d2sp3 雜化軌道 間夾角 1801201092890，12090 分子空間 結(jié)構(gòu) 直線正三角形 正四 面體 三角雙錐正八面體 實(shí)例CO2BCl3CCl4PCl5Fe(CN)63- 第46頁(yè)/共99頁(yè)第45頁(yè)/共99頁(yè) 47 第47頁(yè)/共99頁(yè)第46頁(yè)/共99頁(yè) 48 第48頁(yè)/共99頁(yè)第47頁(yè)/共99頁(yè) 49 第49頁(yè)/共9

29、9頁(yè)第48頁(yè)/共99頁(yè) 50 第50頁(yè)/共99頁(yè)第49頁(yè)/共99頁(yè) 51 以上三條原則中，最根本的是對(duì)稱性原則 ，它決定原子軌道是否能形成分子軌道。而能 量相近原則和最大重疊原則只決定原子軌道組 合成分子軌道的效率。 3 3、電子在分子軌道上的排布也遵循電子排、電子在分子軌道上的排布也遵循電子排 布的三原則布的三原則不相容原理、能量最低原理和不相容原理、能量最低原理和 洪特規(guī)則。洪特規(guī)則。 第51頁(yè)/共99頁(yè)第50頁(yè)/共99頁(yè) 52 第52頁(yè)/共99頁(yè)第51頁(yè)/共99頁(yè) 53 分子軌道形成的示意圖分子軌道形成的示意圖 Px-Px形成 分子軌道圖示 Pz-Pz 、 Py- Py形成 分子 軌道圖

30、 示 第53頁(yè)/共99頁(yè)第52頁(yè)/共99頁(yè) 54 第54頁(yè)/共99頁(yè)第53頁(yè)/共99頁(yè) 55 因此，由這些原子組成的同核雙原子分子的分子 軌道能級(jí)順序1s*1s2s*2s2px 2py =2pz 2py*2pz=*2py*2px。如圖所示O2的分子軌道能 級(jí)示意圖。 另一種是組成原子的2s和2p軌道的能量相差較小， 在組合成分子軌道時(shí)，會(huì)發(fā)生2s和2p軌道的相互作用。 因此，由這些原子組成的同核雙原子分子的分子軌道 能級(jí)順序?yàn)?s*1s2s*2s 2py =2pz2px 2py*2pz=*2pyBa Ba2+ 2+ 第78頁(yè)/共99頁(yè)第77頁(yè)/共99頁(yè) 79 2 2、離子的變形性、離子的變形性

31、 (1) 簡(jiǎn)單陰離子的負(fù)電荷數(shù)越高，半徑越大 ，變形性越大。如S2-O2-F-Cl-Br-Na+，K+ ； Hg2+Mg2+ ，Ca2+。 第79頁(yè)/共99頁(yè)第78頁(yè)/共99頁(yè) 80 1 1、離子極化對(duì)化學(xué)鍵鍵型的影響、離子極化對(duì)化學(xué)鍵鍵型的影響 由于陽(yáng)、陰離子相互極化，使電子云發(fā)生強(qiáng)烈 變形，而使陽(yáng)、陰離子外層電子云重疊。相互極化 越強(qiáng)，電子云重疊的程度也越大，鍵的極性減弱越 多，鍵長(zhǎng)縮短，從而由離子鍵過(guò)渡到共價(jià)鍵。由離子鍵過(guò)渡到共價(jià)鍵。 如：AgF、AgCl、AgBr、AgI 過(guò)渡 到 離子 鍵 共價(jià) 鍵 第80頁(yè)/共99頁(yè)第79頁(yè)/共99頁(yè) 81 由于離子的相互極化作用，引起離子的電子云

32、 相互重疊，使核間距離縮短，從而引起晶體結(jié)構(gòu)的 轉(zhuǎn)變。一般隨離子極化作用的增強(qiáng)，晶體離子的配 位數(shù)向小的方向變化。 2 2、離子極化對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響、離子極化對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的影響 配位多面體配位多面體配位數(shù)配位數(shù)半徑比半徑比(r+/r)范圍范圍 平面三角形平面三角形30.155-0.225 四面體四面體40.225-0.414 八面體八面體60.414-0.732 立方體立方體80.732-1.000 立方八面體立方八面體121.000 第81頁(yè)/共99頁(yè)第80頁(yè)/共99頁(yè) 82 如硫化鎘的離子半徑比r+/r-=0.53，應(yīng)屬 于NaCl型晶體。實(shí)際上CdS晶體卻屬于ZnS型， 原因就在于Cd2+

33、離子部分地鉆人S2-的電子云中 ，猶如減小了離子半徑比，使之不再等于正負(fù) 離子半徑比的理論比值0.53，而減小到 0.414，因而改變了晶型。 第82頁(yè)/共99頁(yè)第81頁(yè)/共99頁(yè) 83 離子極化使得離子鍵向共價(jià)鍵過(guò)渡，使化合離子極化使得離子鍵向共價(jià)鍵過(guò)渡，使化合 物的共價(jià)性增強(qiáng)，從而在水中的溶解度降低。物的共價(jià)性增強(qiáng)，從而在水中的溶解度降低。 如：AgF易溶于水而AgCl、AgBr、AgI的溶解 度依次遞減。這主要因?yàn)镕-離子半徑很小，不易 發(fā)生變形，Ag+和F-的相互極化作用小，AgF屬于 離子晶型物質(zhì)，可溶于水。銀的其他鹵化物，隨 著ClBrI的順序，共價(jià)程度增強(qiáng)，它們的溶 解性就依次遞

34、減了。 2 2、離子極化對(duì)化合物溶解度的影響、離子極化對(duì)化合物溶解度的影響 第83頁(yè)/共99頁(yè)第82頁(yè)/共99頁(yè) 84 同一類型的化合物離子相互極化越強(qiáng)，顏色越深 。 如：AgF(乳白)、AgCl(白)、AgBr(淺黃)、AgI(黃 ) PbCl2(白)、PbBr2(白)、PbI2(黃) HgCl2(白)、HgBr2(白)、HgI2(紅) 在某些金屬的硫化物、硒化物、硫化物以及氧 化物與氫氧化之間，均有此種現(xiàn)象。 3 3、離子極化導(dǎo)致化合物顏色的加深、離子極化導(dǎo)致化合物顏色的加深 第84頁(yè)/共99頁(yè)第83頁(yè)/共99頁(yè) 85 第九節(jié)第九節(jié) 氫氫 鍵鍵 二、氫鍵的形成條件氫鍵的形成條件 1、必須是

35、含氫化合物必須是含氫化合物，否則就談不上氫鍵。 2、分子中必須有電負(fù)性大，原子半徑小且有孤中必須有電負(fù)性大，原子半徑小且有孤 對(duì)電子存在的元素對(duì)電子存在的元素，通常是F, O, NF, O, N三種元素，這三 種元素形成氫鍵的能力為FON。 X-H Y 第85頁(yè)/共99頁(yè)第84頁(yè)/共99頁(yè) 86 三、氫鍵特點(diǎn)三、氫鍵特點(diǎn) 氫鍵具有方向性和飽和性，它的方向性是指 ，在體系 中氫鍵的方向要與Y元素原子中 孤對(duì)電子的對(duì)稱軸相一致，這可使Y與H原子間的 引力增強(qiáng)，又可使Y與X原子間的斥力最?。ㄦI角 多為180）。氫鍵的飽和性是因?yàn)闅滏I 形 成后，其他電負(fù)性大的元素很難與氫原子充分接 近，即氫原子與孤電子對(duì)具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。 氫鍵的方向性如圖示： X-H Y X-H Y 第86頁(yè)/