第二章-分子結(jié)構(gòu)和分子間力氫鍵課件

7-1價鍵理論7.1.1共價鍵的本質(zhì)1.量子力學(xué)處理氫分子的結(jié)果圖12.價鍵理論基本要點（1）當自旋方向相反的未成對電子互相配對可以形成共價鍵。圖2（2）在形成共價鍵時原子軌道總是盡可能地達到最大限度的重疊使系統(tǒng)能量最低。7.1.2共價鍵的特征1.共價鍵的飽和性2.共價鍵的方向性圖3、圖47.1.3共價鍵的類型1.鍵兩原子軌道沿鍵軸方向進行同號重疊，所形成的鍵叫鍵。2.鍵兩原子軌道沿鍵軸方向在鍵軸兩側(cè)平行同號重疊，所形成的鍵叫鍵。圖5、

表1一般單鍵是一個鍵；雙鍵是一個鍵、一個鍵；叁鍵是一個鍵、兩個鍵。7-1價鍵理論17.1.4鍵參數(shù)1.鍵能E在298.15K和100kPa下，斷裂1mol鍵所需要的能量稱為鍵能（E），單位為kJ?mol-1。對于雙原子分子而言，將1mol理想氣態(tài)分子離解為理想氣態(tài)原子所需要的能量稱離解能（D），離解能就是鍵能。例如：H2（g）→2H（g）DH-H=EH-H=436.00kJ?mol-1N2（g）→2N（g）DNN

=ENN=941.69kJ?mol-1對于多原子分子，要斷裂其中的鍵成為單個原子，需要多次離解，通常共價鍵的鍵能指的是平均鍵能，一般鍵能愈大，分子也就愈穩(wěn)定。CH4(g)→CH3(g)+H(g)D1=435.34kJ?mol-1CH3(g)→CH2(g)+H(g)D2=460.46kJ?mol-1CH2(g)→CH(g)+H(g)D3=426.97kJ?mol-1+CH(g)→C(g)+H(g)D4=339.07kJ?mol-1CH4(g)→C(g)+4H(g)D總=1661.84kJ?mol-1EC-H=D總

4=1661.844=415.46kJ?mol-17.1.4鍵參數(shù)22.鍵長L分子中兩原子核間的平衡距離稱為鍵長。表23.鍵角分子中鍵與鍵之間的夾角稱為鍵角。表32-2雜化軌道理論7.2.1雜化軌道概念及其理論要點不同類型、能量相近的原子軌道經(jīng)重新分配能量和調(diào)整空間方向組成數(shù)目相同、能量相等的新的原子軌道，該過程稱為原子軌道的“雜化”，簡稱雜化軌道。圖6雜化軌道理論的基本要點：（1）同1個原子中能量相近的原子軌道之間可以通過疊加混雜，形成成鍵能力更強的新軌道，即雜化軌道；（2）原子軌道雜化時，一般使成對電子激發(fā)到空軌道而成單個電子，其所需的能量完全由成鍵釋放出的能量予以補償；（3）一定數(shù)目的原子軌道雜化后可得數(shù)目相同、能量相等的各雜化軌道。2.鍵長L37.2.2s和p原子軌道雜化1.sp雜化軌道

圖Be原子軌道2.sp2雜化軌道

圖B原子軌道3.sp3雜化軌道圖C原子軌道、圖77.2.3等性雜化和不等性雜化軌道1.NH3分子結(jié)構(gòu)2.H2O分子結(jié)構(gòu)圖8、圖92-3分子軌道理論7.3.1分子軌道的形成及基本要點n個原子軌道線形組合后可得到n個分子軌道。其中包括相同數(shù)目的成鍵分子軌道和反鍵分子軌道，或一定數(shù)目的非鍵分子軌道。分子軌道中電子填充順序所遵循的規(guī)則與原子軌道填充電子順序相同。原子軌道有效地組成分子軌道必須符合能量近似、軌道最大重疊及對稱性匹配這三個成鍵原則。圖10、圖117.3.2分子軌道的能級順序表4、圖127.2.2s和p原子軌道雜化4????7.3.3分子軌道理論的應(yīng)用1.雙原子分子的結(jié)構(gòu)（1）同核雙原子分子的結(jié)構(gòu)F2[(1s)2

(1s*)2

(2s)2

(2s*)2

(2p)2(2p)4(2p*)4]KK

內(nèi)層

抵消成鍵

抵消F2分子的結(jié)構(gòu)為FF。N2[KK

(2s)2

(2s*)2(2p)4

(2p)2]N2分子的結(jié)構(gòu)式可表示為N——N。（2）異核雙原子分子的結(jié)構(gòu)a.HF分子的結(jié)構(gòu)HF

[(1snb)2

(2snb)2

(s)2(ynb)2(znb)2]

非鍵成鍵非鍵HF分子結(jié)構(gòu)為HF。????7.3.3分子軌道理5????????b.CO分子的結(jié)構(gòu)CO

[KK

(s)2

(s*)2(y)2(z)2

(p)2]

抵消成鍵:CO:2.多原子分子的結(jié)構(gòu)

34鍵CO2[KK

(sanb)2(sbnb)2(s)2(p)2(y)2(z)2(ynb)2(znb)2]成鍵34鍵:O

CO:3.分子的性質(zhì)（1）分子的磁性三電子鍵O2[KK

(2s)2

(2s*)2

(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1(2pz*)1]三電子鍵??????6?????????O2分子的結(jié)構(gòu)式為：O——O

。表示三電子鍵（(2p)2(2p*)1）。O2分子具有順磁性的電子結(jié)構(gòu)。（2）分子的電離能N2分子第一步電離時失去最高成鍵MO的電子，而O2分子第一步電離時失去的是反鍵MO的電子，所以N2分子的電離能比O2分子的電離能大。（3）分子的穩(wěn)定性鍵級=1/2（成鍵軌道上電子數(shù)-反鍵軌道上電子數(shù)）=1/2（凈成鍵電子數(shù)）例1計算O2分子和O2+離子的鍵級解：O2分子的分子軌道表示式為：O2[KK

(2s)2

(2s*)2

(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1(2pz*)1]則O2分子的鍵級=（6-2）/2=2O2+離子的分子軌道式為：O2+

[KK

(2s)2

(2s*)2

(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1]則O2+離子的鍵級=（6-1）/2=2.5O2+離子的鍵級比O2分子的鍵級大，所以O(shè)2+離子中的鍵相應(yīng)地要強些。一般來說，鍵級愈大，鍵長愈短，鍵能愈大，分子結(jié)構(gòu)愈穩(wěn)定。鍵級為零，分子不可能存在。表2-5?????????O2分77-4分子間力和氫鍵7.4.1分子間力稱分子間力為范德華力。1.分子的極性和偶極矩分子中正負電荷集中的點分別稱為“正電荷中心”和“負電荷中心”。圖13偶極矩P定義為分子中電荷中心上的電荷量與正負電荷中心間距離d的乘積：P=?d(表5)幾何構(gòu)型對稱的多原子分子，其偶極矩為零。分子幾何構(gòu)型不對稱的多原子分子，其偶極矩不等于零。2.分子的變形性和極化率圖14非極性分子原來重合的正負電荷中心在電場影響下互相分離，產(chǎn)生了偶極，稱為分子的變形極化，所形成的偶極稱為誘導(dǎo)偶極。電場愈強，分子變形愈大，誘導(dǎo)偶極愈大。

P誘導(dǎo)=?E7-4分子間力和氫鍵8比例常數(shù)簡稱為極化率。分子中電子數(shù)愈多，則愈大。P誘導(dǎo)愈大，分子的變形性也愈大。對于極性分子，本身就存在著偶極，此偶極稱為固有偶極。在外電場的作用下，其正極轉(zhuǎn)向負電極，其負極轉(zhuǎn)向正電極，此過程稱為取向，同時電場也使分子正負電荷中心之間的距離拉大，發(fā)生變形，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，所以此時分子的偶極為固有偶極和誘導(dǎo)偶極之和。分子的取向、極化和變形，不僅在電場中發(fā)生，而且在相鄰分子間也可以發(fā)生。表63.分子間力（1）色散力瞬時偶極之間的相互作用稱為色散力。（圖15）（2）誘導(dǎo)力當極性分子與非極性分子相鄰時，固有偶極與誘導(dǎo)偶極之間的相互作用稱為誘導(dǎo)力。（3）取向力當極性分子與極性分子相鄰時，固有偶極與固有偶極間的相互作用稱為取向力。（表7）非極性分子之間只有色散力；非極性分子與極性分子之間有誘導(dǎo)力和色散力；極性分子之間有取向力、誘導(dǎo)力和色散力。4.分子間力對物質(zhì)性質(zhì)的影響表8液態(tài)物質(zhì)分子間力愈大，氣化熱就愈大，沸點也就愈高；固態(tài)物質(zhì)分子間力愈大，熔化熱就愈大，熔點也就愈高。結(jié)構(gòu)相似的同系列物質(zhì)分子量愈大，分子變形性也就愈大，分子間力愈強，物質(zhì)的沸點、熔點也就愈高。分子間力對分子型物質(zhì)的硬度也有一定的影響。比例常數(shù)簡稱為極化率。分子中電子數(shù)愈多，則愈大。P誘導(dǎo)97.4.2氫鍵1.氫鍵的形成氫原子和另一個電負性大且含有孤對電子的原子產(chǎn)生靜電吸引作用，稱為氫鍵。氫鍵的組成可用X—H??????:Y通式表示，式中X，Y代表F，O，N等電負性大而半徑小的原子。氫鍵有飽和性和方向性。2.氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響（1）對熔點、沸點的影響圖16（2）對溶解度的影響如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間能形成氫鍵，將有利于溶質(zhì)分子的溶解。（3）對生物體的影響氫鍵的存在，使DNA的克隆得以實現(xiàn)，保持物種的繁衍。7.4.2氫鍵10思考題1.判斷下列說法是否正確，并說明理由。（1）多原子分子中，鍵的極性愈強，分子的極性愈強；（2）具有極性共價鍵的分子，一定是極性分子；（3）極性鍵組成極性分子，非極性鍵組成非極性分子；（4）非極性分子中的化學(xué)鍵，一定是非極性的共價鍵；（5）偶極矩大的分子，正、負電荷中心離得遠；（6）非極性分子的偶極矩為零，極性分子的偶極矩大于零；（7）雙原子分子中鍵的偶極矩等于分子的偶極矩；（8）極性分子間只存在取向力，極性分子與非極性分子間只存在誘導(dǎo)力，非極性分子間只存在色散力；（9）氫鍵就是氫和其他元素間形成的化學(xué)鍵；（10）極性分子間力最大，所以極性分子熔點、沸點比非極性分子都來得高。思考題1.判斷下列說法是否正確，并說明理由。11精品課件！精品課件！12精品課件！精品課件！132.下列說法對不對？若不對試改正之。（1）s電子與s電子間形成的鍵是鍵，p電子與p電子間形成的鍵是鍵；（2）通常鍵的鍵能大于鍵的鍵能；（3）sp3雜化軌道指的是1s軌道和3p軌道混合后形成的4個sp3雜化軌道；2.下列說法對不對？若不對試改正之。147-1價鍵理論7.1.1共價鍵的本質(zhì)1.量子力學(xué)處理氫分子的結(jié)果圖12.價鍵理論基本要點（1）當自旋方向相反的未成對電子互相配對可以形成共價鍵。圖2（2）在形成共價鍵時原子軌道總是盡可能地達到最大限度的重疊使系統(tǒng)能量最低。7.1.2共價鍵的特征1.共價鍵的飽和性2.共價鍵的方向性圖3、圖47.1.3共價鍵的類型1.鍵兩原子軌道沿鍵軸方向進行同號重疊，所形成的鍵叫鍵。2.鍵兩原子軌道沿鍵軸方向在鍵軸兩側(cè)平行同號重疊，所形成的鍵叫鍵。圖5、

表1一般單鍵是一個鍵；雙鍵是一個鍵、一個鍵；叁鍵是一個鍵、兩個鍵。7-1價鍵理論157.1.4鍵參數(shù)1.鍵能E在298.15K和100kPa下，斷裂1mol鍵所需要的能量稱為鍵能（E），單位為kJ?mol-1。對于雙原子分子而言，將1mol理想氣態(tài)分子離解為理想氣態(tài)原子所需要的能量稱離解能（D），離解能就是鍵能。例如：H2（g）→2H（g）DH-H=EH-H=436.00kJ?mol-1N2（g）→2N（g）DNN

=ENN=941.69kJ?mol-1對于多原子分子，要斷裂其中的鍵成為單個原子，需要多次離解，通常共價鍵的鍵能指的是平均鍵能，一般鍵能愈大，分子也就愈穩(wěn)定。CH4(g)→CH3(g)+H(g)D1=435.34kJ?mol-1CH3(g)→CH2(g)+H(g)D2=460.46kJ?mol-1CH2(g)→CH(g)+H(g)D3=426.97kJ?mol-1+CH(g)→C(g)+H(g)D4=339.07kJ?mol-1CH4(g)→C(g)+4H(g)D總=1661.84kJ?mol-1EC-H=D總

4=1661.844=415.46kJ?mol-17.1.4鍵參數(shù)162.鍵長L分子中兩原子核間的平衡距離稱為鍵長。表23.鍵角分子中鍵與鍵之間的夾角稱為鍵角。表32-2雜化軌道理論7.2.1雜化軌道概念及其理論要點不同類型、能量相近的原子軌道經(jīng)重新分配能量和調(diào)整空間方向組成數(shù)目相同、能量相等的新的原子軌道，該過程稱為原子軌道的“雜化”，簡稱雜化軌道。圖6雜化軌道理論的基本要點：（1）同1個原子中能量相近的原子軌道之間可以通過疊加混雜，形成成鍵能力更強的新軌道，即雜化軌道；（2）原子軌道雜化時，一般使成對電子激發(fā)到空軌道而成單個電子，其所需的能量完全由成鍵釋放出的能量予以補償；（3）一定數(shù)目的原子軌道雜化后可得數(shù)目相同、能量相等的各雜化軌道。2.鍵長L177.2.2s和p原子軌道雜化1.sp雜化軌道

圖Be原子軌道2.sp2雜化軌道

圖B原子軌道3.sp3雜化軌道圖C原子軌道、圖77.2.3等性雜化和不等性雜化軌道1.NH3分子結(jié)構(gòu)2.H2O分子結(jié)構(gòu)圖8、圖92-3分子軌道理論7.3.1分子軌道的形成及基本要點n個原子軌道線形組合后可得到n個分子軌道。其中包括相同數(shù)目的成鍵分子軌道和反鍵分子軌道，或一定數(shù)目的非鍵分子軌道。分子軌道中電子填充順序所遵循的規(guī)則與原子軌道填充電子順序相同。原子軌道有效地組成分子軌道必須符合能量近似、軌道最大重疊及對稱性匹配這三個成鍵原則。圖10、圖117.3.2分子軌道的能級順序表4、圖127.2.2s和p原子軌道雜化18????7.3.3分子軌道理論的應(yīng)用1.雙原子分子的結(jié)構(gòu)（1）同核雙原子分子的結(jié)構(gòu)F2[(1s)2

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抵消F2分子的結(jié)構(gòu)為FF。N2[KK

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(2p)2]N2分子的結(jié)構(gòu)式可表示為N——N。（2）異核雙原子分子的結(jié)構(gòu)a.HF分子的結(jié)構(gòu)HF

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CO:3.分子的性質(zhì)（1）分子的磁性三電子鍵O2[KK

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。表示三電子鍵（(2p)2(2p*)1）。O2分子具有順磁性的電子結(jié)構(gòu)。（2）分子的電離能N2分子第一步電離時失去最高成鍵MO的電子，而O2分子第一步電離時失去的是反鍵MO的電子，所以N2分子的電離能比O2分子的電離能大。（3）分子的穩(wěn)定性鍵級=1/2（成鍵軌道上電子數(shù)-反鍵軌道上電子數(shù)）=1/2（凈成鍵電子數(shù)）例1計算O2分子和O2+離子的鍵級解：O2分子的分子軌道表示式為：O2[KK

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(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1(2pz*)1]則O2分子的鍵級=（6-2）/2=2O2+離子的分子軌道式為：O2+

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(2px)2(2py)2(2pz)2(2py*)1]則O2+離子的鍵級=（6-1）/2=2.5O2+離子的鍵級比O2分子的鍵級大，所以O(shè)2+離子中的鍵相應(yīng)地要強些。一般來說，鍵級愈大，鍵長愈短，鍵能愈大，分子結(jié)構(gòu)愈穩(wěn)定。鍵級為零，分子不可能存在。表2-5?????????O2分217-4分子間力和氫鍵7.4.1分子間力稱分子間力為范德華力。1.分子的極性和偶極矩分子中正負電荷集中的點分別稱為“正電荷中心”和“負電荷中心”。圖13偶極矩P定義為分子中電荷中心上的電荷量與正負電荷中心間距離d的乘積：P=?d(表5)幾何構(gòu)型對稱的多原子分子，其偶極矩為零。分子幾何構(gòu)型不對稱的多原子分子，其偶極矩不等于零。2.分子的變形性和極化率圖14非極性分子原來重合的正負電荷中心在電場影響下互相分離，產(chǎn)生了偶極，稱為分子的變形極化，所形成的偶極稱為誘導(dǎo)偶極。電場愈強，分子變形愈大，誘導(dǎo)偶極愈大。

P誘導(dǎo)=?E7-4分子間力和氫鍵22比例常數(shù)簡稱為極化率。分子中電子數(shù)愈多，則愈大。P誘導(dǎo)愈大，分子的變形性也愈大。對于極性分子，本身就存在著偶極，此偶極稱為固有偶極。在外電場的作用下，其正極轉(zhuǎn)向負電極，其負極轉(zhuǎn)向正電極，此過程稱為取向，同時電場也使分子正負電荷中心之間的距離拉大，發(fā)生變形，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，所以此時分子的偶極為固有偶極和誘導(dǎo)偶極之和。分子的取向、極化和變形，不僅在電