無機化學(xué)分子結(jié)構(gòu)

無機化學(xué)分子結(jié)構(gòu)第1頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六2.1.1共價鍵的本質(zhì)與特點§2.1

價鍵理論2.1.3雜化軌道2.1.2共價鍵的鍵型第2頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六離子鍵理論2.1.1共價鍵的本質(zhì)與特點化學(xué)鍵：分子或晶體中相鄰原子(或離子)之間強烈的吸引作用?；瘜W(xué)鍵理論：金屬鍵理論共價鍵理論第3頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六1.量子力學(xué)處理H2分子的結(jié)果兩個氫原子電子自旋方式相反，靠近、重疊，核間形成一個電子概率密度較大的區(qū)域。系統(tǒng)能量降低，形成氫分子。核間距

R0為74pm。共價鍵的本質(zhì)——原子軌道重疊，核間電子概率密度大吸引原子核而成健。第4頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六2.價鍵理論基本要點與共價鍵的特點價鍵理論基本要點：未成對價電子自旋方式相反；原子軌道最大程度地重疊。共價鍵的特點：方向性飽和性HClHOHNN第5頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六1.σ鍵：

原子軌道沿核間聯(lián)線方向進行同號重疊(頭碰頭)。2.1.2共價鍵的鍵型第6頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六2.π鍵：

兩原子軌道垂直核間聯(lián)線并相互平行進行同號重疊(肩并肩)。第7頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六3.配位鍵形成條件：成鍵原子一方有孤對電子，另一方有空軌道。例：OC第8頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六基本要點：成鍵時能級相近的價電子軌道混合雜化，形成新的價電子軌道——雜化軌道。雜化前后軌道數(shù)目不變。雜化后軌道伸展方向，形狀發(fā)生改變。2.1.3雜化軌道第9頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六CH4的空間構(gòu)型為正四面體C：2s22p21.sp3雜化第10頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六sp3第11頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六四個sp3雜化軌道第12頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六B：2s22p12.sp2雜化BF3的空間構(gòu)型為平面三角形第13頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六sp2sp2雜化第14頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六三個sp2雜化軌道第15頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六Be：2s23.sp雜化BH2的空間構(gòu)型為直線形HHBespsp雜化Be采用sp雜化生成BeH2第16頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六兩個sp雜化軌道第17頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六4.不等性sp3雜化第18頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六

第19頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六sp3d雜化第20頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六sp3d2雜化第21頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六小結(jié)：雜化軌道的類型與分子的空間構(gòu)型中心原子Be(ⅡA)B(ⅢA)C,Si(ⅣA)N,P(ⅤA)O,S(ⅥA)Hg(ⅡB)直線形三角形四面體三角錐V型不等性雜化軌道類型s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p參加雜化的軌道2443雜化軌道數(shù)成鍵軌道夾角分子空間構(gòu)型實例sp2sp3sp3sp第22頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六思考題：解釋CH4，C2H2，CO2的分子構(gòu)型。已知：C2H2，CO2均為直線型；的構(gòu)型為：C=CHHHH第23頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六基本要點：分子或離子的空間構(gòu)型與中心原子的價層電子對數(shù)目有關(guān)。價層電子對盡可能遠離,以使斥力最小。LP-LP>LP-BP>BP-BP價層電子對=σ鍵電子對+孤對電子對(VP)(σBP)(LP)§2.2

價層電子對互斥理論第24頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六推斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體步驟：確定中心原子的價層電子對數(shù)，以AXm為例(A—中心原子,X—配位原子)：原則：①A的價電子數(shù)=主族序數(shù)；②配體X：H和鹵素每個原子各提供一個價電子,氧與硫不提供價電子；③正離子應(yīng)減去電荷數(shù),負離子應(yīng)加上電荷數(shù)。例：VP()=(6+4×0+2)=4VP=1/2[A的價電子數(shù)+X提供的價電子數(shù)

±離子電荷數(shù)()]負正第25頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六確定電子對的空間構(gòu)型：VP=2直線形VP=3平面三角形VP=4正四面體VP=5三角雙錐VP=6正八面體第26頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六確定中心原子的孤對電子對數(shù)，推斷分子的空間構(gòu)型。①LP=0:分子的空間構(gòu)型=電子對的空間構(gòu)型VP=(2+2)=2直線形VP=(3+3)=3平面三角形VP=(4+4)=4四面體VP=(5+5)=5三角雙錐VP=(6+6)=6八面體例如：第27頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六②LP≠0：分子的空間構(gòu)型不同于電子對的空間構(gòu)型。34611212SnCl2平面三角形V形NH3四面體三角錐H2O四面體V形IF5八面體四方錐XeF4八面體平面正方形VPLP電子對的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型例第28頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六VP=5，電子對空間構(gòu)型為三角雙錐，LP占據(jù)軸向還是水平方向三角形的某個頂點？原則：斥力最小。例如：SF4VP=5LP=1SFFFFLP－BP(90o)32結(jié)論：LP占據(jù)水平方向三角形,穩(wěn)定分子構(gòu)型為變形四面體(蹺蹺板形)。SFFFFF第29頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六515253VPLP電子對的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型例三角雙錐變形四方體SF4三角雙錐T形ClF3三角雙錐直線形XeF2第30頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六進一步討論影響鍵角的因素：①π鍵的存在，相當(dāng)于孤對電子排斥成鍵電子，使鍵角變小。例如：②中心原子和配位原子的電負性大小也影響鍵角。例如：N:FFF中心原子電負性大者，鍵角較大；配位原子電負性大者，鍵角較小。C=CHHHHN:HHHP:HHHH第31頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六思考題：解釋NO2+,O3,SnCl3-,OF2,ICl3,I3-,XeF5+,ICl4-等離子或分子的空間構(gòu)型,并指出其中心原子的軌道雜化方式。第32頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六

2.3.1分子軌道§2.3

分子軌道理論*2.3.4關(guān)于原子軌道和分子軌道的對稱性2.3.3異核雙原子分子2.3.2同核雙原子分子第33頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六分子軌道：是以多個原子核為中心構(gòu)成的多中心軌道，分子軌道波函數(shù)也是Schrodinger方程的解。可以采取原子軌道線性組合的方法求得分子軌道的波函數(shù)。例如：A+B→ABⅡⅡⅠ2.3.1分子軌道第34頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六成鍵三原則：①能量相近②對稱性匹配③最大重疊第35頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六反鍵分子軌道成鍵分子軌道原子軌道原子軌道1s1sσ*1sσ1s節(jié)面原子軌道與分子軌道的形狀。原子軌道與分子軌道的能量。第36頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六原子軌道與分子軌道的形狀。2pZ,A2pZ,A2pZ,B2pZ,B原子軌道分子軌道反鍵成鍵第37頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六2pZ,A2pZ,B原子軌道分子軌道反鍵成鍵原子軌道與分子軌道的形狀。第38頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六O2(O,F)2.3.2同核雙原子分子第二周期同核雙原子分子第39頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六N2（B,C,N)第二周期同核雙原子分子第40頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六分子軌道電子排布式：或或有兩個三電子π鍵，具有順磁性。:OO:鍵級B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=3第41頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六HF分子的電子構(gòu)型：2.3.3異核雙原子分子第42頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六*2.3.4關(guān)于原子軌道和

分子軌道的對稱性第43頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六第44頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六

π對稱：繞x軸旋轉(zhuǎn)180°，形狀不變，符號改變。例如：原子軌道pz，py，dxy，dxz，dyz為π對稱。第45頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六2.4.1鍵級§2.4

鍵參數(shù)2.4.5鍵矩與部分電荷2.4.4鍵角2.4.3鍵長2.4.2鍵能第46頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六鍵級B.O=1/2(8-4)=2B.O=1/2(10-4)=32.4.1鍵級第47頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六在雙原子分子中，于100kPa下將氣態(tài)分子斷裂成氣態(tài)原子所需要的能量。D(H—Cl)=432kJ·mol-1,

D(Cl—Cl)=243kJ·mol-1在多原子分子中，斷裂氣態(tài)分子中的某一個鍵，形成兩個“碎片”時所需要的能量叫做此鍵的解離能。2.4.2鍵能鍵解離能（D）第48頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六H2O(g)=2H(g)+O(g)

原子化能Eatm：氣態(tài)的多原子分子的鍵全部斷裂形成各組成元素的氣態(tài)原子時所需要的能量。例如：鍵能、鍵解離能與原子化能的關(guān)系：雙原子分子：鍵能=鍵解離能

E(H－Ｈ)=D(H－Ｈ)多原子分子：原子化能=全部鍵能之和

Ｅatm(H2O)=2Ｅ(O－H)鍵焓與鍵能近似相等，實驗測定中，常常得到的是鍵焓數(shù)據(jù)。第49頁，共55頁，2023年，2月20日，星期六鍵能與標準摩爾反應(yīng)焓變4H(g)+2O(g)

2H2(g)+O2(g)2H2O(g)4E(O—H)E(O