無機化學經(jīng)典課件分子結(jié)構(gòu).ppt

1、1,放熱,吸熱,C-C C=C CC 鍵能KJ/mol 356 598 813 鍵長pm 154 134 120,2,鍵能（E）：氣體分子每斷裂單位物質(zhì)的量 的某鍵時的焓變, KJ/mol,H = 431 KJ/mol,E (H-Cl) = 431 KJ/mol,對雙原子分子：E = 鍵離解能D,D：將處于基態(tài)的雙原子分子AB拆開成也處于基態(tài) 的A原子和B原子時，所需能量即為AB分子的,對多原子分子： E = 逐級離解能的平均值,3,鍵角反映分子空間構(gòu)型： 如CO2 ， 鍵角=1800 ，直線型,鍵長: 分子內(nèi)成鍵兩原子核間的平衡距離,4,1.2.1 價鍵理論,共價鍵 離子鍵 金屬鍵,5,1.

2、 價鍵理論,價鍵理論 雜化軌道理論 分子軌道理論,一 共價鍵,6,7,8,9,成鍵的條件:具有未成對的、自旋方 向相反的電子,最大重疊原理：共價鍵盡可能沿著原子軌道最大重疊的方向形成,特征：具有飽和性，,+,方向性,2 共價鍵的鍵型 鍵，鍵，鍵,鍵 ： 原子軌道沿鍵軸方向，“頭碰頭”重疊,13,鍵： 原子軌道沿鍵軸“肩并肩”重疊,如 N2 2s22p3 一個鍵，兩個鍵,15,N2 分子結(jié)構(gòu)示意圖,16,沿著鍵軸方向以“頭碰頭” 重疊的原子軌道能夠發(fā)生最大程度重疊，重疊部分沿鍵軸呈圓柱形對稱，鍵能大、穩(wěn)定性高。,以“肩并肩”重疊的原子軌道，其重疊部分對通過鍵軸的一個節(jié)面具有反對稱性，但重疊程度要

3、比 鍵軌道的小。因此， 鍵的鍵能小于 鍵的鍵能，穩(wěn)定性低于 鍵，但 鍵的電子比 鍵的電子活潑，容易參與化學反應。,鍵， 鍵的總結(jié),18,固氮原理：使N2活化，削弱N原子間的牢固三重健，使它容易發(fā)生化學反應。 固氮酶中含有過渡金屬與氮分子形成的配合物，此配合物使N2活化，易于被還原。 實驗證明，氮分子與過渡金屬形成的化學鍵，不僅有經(jīng)典的配位鍵，還有反饋鍵，導致氮分子的三鍵被削弱，氮分子被活化,19,鍵：一個原子的d軌道與另一個原子相 匹配的d軌道以“面對面”的方式重疊 （通過鍵軸有兩個節(jié)面）,20, 鍵 ， 鍵的不同,21,配位共價鍵：共用電子對是由一個原子單 方面提供而形成的,形成配位鍵的必備

4、條件： 1）一個原子價電子層有孤對電子 2）另一原子價電子層有空軌道。,如：CO分子,22,4 . 鍵的極性,非極性：同種原子形成的 如 H2 ，N2 ， O2 極性 ： 不同原子形成的,1. 形成和特征,3s1 3s23p5,二 離子鍵,1916 年，德國化學家 W. Kossel 根據(jù)大多數(shù)化合物具有稀有氣體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的事實，提出了離子鍵的概念。,24,這類化合物之所以導電，是因為它們在熔融狀態(tài)或水溶液中能夠產(chǎn)生帶電荷的粒子，即離子。Kossel 認為電離能小的活潑金屬元素的原子和電子親和能大的活潑非金屬元素的原子相互接近時，金屬原子上的電子轉(zhuǎn)移到非金屬原子上，分別形成具有稀有氣體穩(wěn)定電子結(jié)

5、構(gòu)的正負離子。正離子和負離子之間通過靜電引力結(jié)合在一起，形成離子化合物。這種正負離子間的靜電吸引力就叫做離子鍵。,26,27,離子鍵是靠靜電引力而形成的化學鍵， 電負性相差大的元素之間才能形成離子鍵,特征： 1. 無方向性 2. 無飽和性,28,離子鍵是活潑金屬元素的原子和活潑非金屬元素的原子之間形成的，其形成的重要條件就是原子之間的電負性差值較大。一般來說，元素的電負性差越大，形成的離子鍵越強。,即使是電負性最小的銫與電負性最大的氟所形成的氟化銫，也不純粹是靜電作用，仍有部分原子軌道的重疊，即仍有部分共價鍵的性質(zhì)。一般用離子性百分數(shù)來表示鍵的離子性的相對大小，實驗證明，在氟化銫中，離子性占

6、92%，也就是說銫離子與氟離子之間的鍵仍有 8% 的共價性。,一般把元素電負性差值大于 1.7 的化合物看作是離子型化合物,2 離子半徑,d = r+ + r-,核間距 d 可以用 X 射線衍射方法通過實驗測定,30,31,已知：F- 的半徑 r = 133Pm,規(guī)律： rMn+ rM ； rMn- rM rNa+ rMg2+ rAl3+ rF- rCl- rBr- rFe3+ rFe2+, , ,鍵型過渡：成鍵兩元素的電負性差值 越大，鍵的極性越強,32,離子鍵的強度通常用晶格能的大小來衡量。因為在離子晶體中，既有相反電荷之間的庫侖吸引力，又有相同電荷之間的排斥力，所以離子化合物中離子鍵力是

7、晶體中吸引力和排斥力綜合平衡的結(jié)果。,離子型化合物在通常狀態(tài)下是以陰、陽離子聚集在一起形成的巨分子的形式存在，所以離子化合物的化學結(jié)合力不是簡單的兩個陰、陽離子之間的結(jié)合，而是整塊晶體之內(nèi)的整個結(jié)合力。因此用晶格能描述離子鍵的強度經(jīng)常比離子鍵的鍵能更好。,33,晶格能的定義：在標準狀態(tài)下將mol離子型晶體 (如 NaC1) 拆散為 1 mol 氣態(tài)陽離子 (Na) 和 1 mol 氣態(tài)陰離子 (C1) 所需要的能量，符號為 U，單位為 kJmol-1。,晶格能是表達離子晶體內(nèi)部強度的重要指標，是影響離子化合物一系列性質(zhì)如熔點、硬度和溶解度等的主要因素。,34,反應的波恩哈伯循環(huán)可以表示如下：,

8、 f Hm Na ( s ) + C12 ( g ) NaC1 ( s ) H1 H2 Na ( g ) C1 ( g ) H5 H3 H4 Na( g ) + C1( g ),解離,(U),35,影響晶格能的主要因素是離子的電荷、半徑和電子構(gòu)型。這三個因素也是單原子離子的三個重要的特征，它們決定了離子化合物的性質(zhì)。,離子的電子構(gòu)型,36,（3）8 電子構(gòu)型（ns2 np6） 如Na+，K+，Ca2+等。,（4）917 電子構(gòu)型（ns2 np6 nd1-9 ） 也稱為不飽和電子構(gòu)型，如 Fe2+，Cr3+ 等。,（5）18 電子構(gòu)型（ns2 np6 nd10 ） 如 Ag+，Cd2+ 等。,（

9、6）( 18 + 2 ) 電子構(gòu)型 如 Pb2+、Sn2+、Bi3+ 等。,（1）0 電子構(gòu)型 最外層沒有電子的離子，如 H+。,（2）2 電子構(gòu)型（1s2） 如 Li+，Be2+ 等。,37,離子的電子構(gòu)型與離子鍵的強度有關，對離子化合物的性質(zhì)有影響。,例如，IA 族的堿金屬與 IB 族的銅分族，都能形成 +1 價離子，電子構(gòu)型分別為 8 電子構(gòu)型和 18 電子構(gòu)型，導致離子化合物的性質(zhì)有較大差別。如 Na+ 和Cu+ 的離子半徑分別為 97 pm 和 96 pm，但 NaCl 易溶于水，而 CuCl 不溶于水。,38,雜化： 形成分子時，由于原子的相互影響，若 干不同類型，能量相近的原子軌

10、道混合 起來，重新 組稱一組新軌道,1.2.3 分子的幾何構(gòu)型,一 雜化軌道理論,39,基本要點： 成鍵時能級相近的價電子軌道混合雜化， 2.形成新的價電子軌道雜化軌道, 雜化前 后軌道數(shù)目不變。 3.雜化后軌道伸展方向，形狀發(fā)生改變。,Cl Be Cl,Be 2s2,1 BeCl2 直線型,雜化軌道的形狀,兩個sp雜化軌道,B 2s22p1,2. BF3 平面三角形,三個sp2雜化軌道,C 2s23p2,3. CCl4 正四面體,四個sp3雜化軌道,46,4 . NH3 三角錐形,N 2s22p3,48,5 . H2O “ V” 字形,O 2s22p4,50,不等性雜化： 由于孤電子對的存在

11、，造成不完全等同 的雜化，如H2O , NH3 , PCl3 中的 O ， N ， P,C-C雜化,51,在一個平面形的多原子分子中，如果相鄰原子中有垂直于分子平面的、對稱性一致的、未參與雜化的原子軌道，那么這些軌道可以互相重疊，形成多中心 鍵，又稱為“共軛 鍵”或“非定域 鍵”，簡稱大 鍵。,在 NO2 分子中，丁二炔（HCC-CCH）分子中，以及 CO2 分子中，都有大 鍵。,52,二 價層電子對互斥理論,理論要點：,ABn型多原子共價分子（或原子團）的幾何構(gòu)型主要由A原子價層電子對的相互排斥作用所決定，當價層電子對數(shù)目一定時，這些電子對排布在彼此相距盡可能遠的空間位置上，以使價電子對之間

12、的互斥作用盡可能最小，而使分子趨于穩(wěn)定，因此，分子采取盡可能對稱的結(jié)構(gòu),（VSEPR，valence-shell electron-pair repulsion）,53,（1）當一個中心原子 A 和 n 個配位原子或原子團 B 形成 ABn 型分子時，分子的空間構(gòu)型取決于中心原子 A 的價電子層中電子對的排斥作用，分子的構(gòu)型總是采取電子對相互排斥力作用最小的結(jié)構(gòu)。價電子層中電子對指的是成鍵電子對和未成鍵的孤電子對。,1 價層電子對互斥理論要點,54,（2）為了減少價電子對之間的斥力，電子對間應盡量互相遠離。,價電子對排布方式為：當價電子對的數(shù)目為 2 時，呈直線形；當價電子對的數(shù)目為 3 時，呈平面三角形；當價電子對的數(shù)目為 4 時，呈正四面體形；當價電子對的數(shù)目為 5 時，呈三角雙錐形；當價電子對的數(shù)目為 6