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文檔簡介
1、、Chapter 6: Molecular Structure,第6章分子結(jié)構(gòu),1 .把握價鍵理論的內(nèi)容。 用價鍵理論說明共價鍵的特征,用價電子對相互排斥理論和混合軌道理論說明簡單的分子結(jié)構(gòu)。 2 .認識化學(xué)鍵的本質(zhì)把握離子鍵的形成及其特征、離子的特征、離子極化的概念。 3 .初步認識分子軌道,掌握第二周期元素的分子軌道特征。 4 .認識分子間作用力和氫鍵的本質(zhì),用它來說明對物質(zhì)性質(zhì)的影響。 在本章的教學(xué)要求中,研究分子結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容是研究原子如何與分子結(jié)合,即化學(xué)鍵問題。 像化學(xué)鍵一樣分為離子鍵、共價鍵、金屬鍵,著重探討最初的兩者。 由于物質(zhì)的性質(zhì)與分子結(jié)構(gòu)有關(guān),故介紹分子極性、磁性、氫鍵等
2、物質(zhì)的性質(zhì)。 前言、價鍵理論、第一節(jié)共價鍵理論、電負性差小的(Xp1.7)原子之間是如何結(jié)合的呢?在電負性差大的原子之間發(fā)生電子的移動,形成正、負離子,在陰、陽離子之間通過靜電作用形成離子鍵,構(gòu)成分子。 第一節(jié)共價鍵理論、序言、1916年路易斯提倡原子間共享電子對鍵的概念(八隅律)、路易斯說,為什么帶負電荷的兩個電子不排斥,反而相互成對? 什么?Cl,Cl,n,n,ClCl,NN,序言,一,價鍵理論(電子對理論) VB法1 .共價鍵的本質(zhì)是,當(dāng)兩個原子接近時,例如,兩個電子向相反方向自旋,在達到平衡距離之前原子相互吸引,系能量距離的縮小能量原子軌道有效重疊,電子在兩核之間出現(xiàn)的機會多,即電子云
3、密度增大,該電子云增強了電子云對兩核的吸引力即電荷橋。 節(jié)面,H2分子的整體電子云圖,一價鍵理論(電子對理論) VB法,有電子云密度增大,共價鍵的定義的自旋方向相反的單電子對,原子軌道產(chǎn)生空間上最大可能的重疊,增強兩核間的電子云的密度。 2 .穩(wěn)定共價鍵的形成條件,1 )只有在電子配對原則:自旋方向相反的單電子相互接近的情況下,才可形成穩(wěn)定共價鍵。 2 )最大重疊原則:鍵電子的原子軌道重疊越多,兩核間的電子概率密度越高,所形成的共價鍵越牢固。一價鍵理論(電子對理論) VB法、3 .共價鍵的特征、a .飽和性、不成為基態(tài)原子對的電子數(shù)是一定的,所以它能夠形成的共價鍵數(shù)也是一定的。 例如: N :
4、 1S22S22P3,n :3個單電子,NH3分子的結(jié)合過程,一價結(jié)合理論(電子對理論) VB法,3 .共價結(jié)合的特征: b .除了定向s原子軌道外,其馀的p、d、f原子軌道在空間上有一定的取向,要形成共價鍵必須盡量達到原子軌道的最大重疊,這些軌道只有沿著一定的方向才能發(fā)生最大的重疊。原子軌道角度分布圖、s、電子云角度分布圖、原子軌道的方向性、4 .共價鍵的類型:鍵,鍵:能夠形成共價鍵的原子軌道為ss、spx、pxpx,特征:鍵方式為“沿鍵行走”一、價鍵理論(電子對理論) VB法、鍵的形成、一、價鍵理論(電子對理論) VB法、s軌道和s軌道形成鍵、一、價鍵理論(電子對理論)、鍵:可以形成共價鍵
5、的原子軌道,pypy、pzpz、一、價鍵理論(電子對理論) VB法、 4 .共價鍵的類型3360鍵,一、價鍵理論(電子對理論) VB法,鍵3360能夠形成共價鍵的原子軌道: pypy、pzpz、4 .共價鍵的類型:鍵,授課小價鍵理論簡單地描述了共價鍵的鍵本質(zhì)和:自旋方向相反的單電子對這樣形成的共價鍵具有方向性和飽和性的特征。 根據(jù)原子軌道的重疊方式,分為鍵、鍵。 結(jié)合方式是“沿著鑰匙行走,對齊頭部”的方式軌道重疊,軌道的重疊成分多,因此結(jié)合穩(wěn)定的結(jié)合方式是“并肩”的方式軌道重疊,因此結(jié)合不穩(wěn)定,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時優(yōu)先切斷的是結(jié)合。 用價鍵理論明確n-2的鍵情況。 n、n、隨堂練習(xí):混合軌道理論、第
6、一節(jié)共價鍵理論、混合軌道理論是價鍵理論的一部分,是價鍵理論的發(fā)展和補充。 這是在價鍵理論無法解釋的分子的空間配置、穩(wěn)定性問題時形成的理論。 第二節(jié):共價鍵理論、二、混合軌道理論、序言、c33601s2s2s2px12py1、Question,有四個完全等效的共價鍵,空間構(gòu)型為正四面體,鍵角為10928。 為什么甲烷能形成4個同等的共價鍵? 空間配置是正四面體嗎? 根據(jù)共價鍵的初始理論,碳原子只能與兩個h形成共價鍵,鍵角為90度。 但實際上甲烷分子的結(jié)構(gòu)是、1 .混合軌道理論的基本要點,(1)原子結(jié)合成分子時,中心原子能量接近的原子軌道在形成化學(xué)鍵的過程中重構(gòu)成新軌道,這一過程稱為軌道的混合,新
7、軌道稱為混合軌道。 (線性組合),(2)混合軌道的數(shù)量等于參與混合的原子軌道的數(shù)量(遵循原則),二,混合軌道理論,(3)混合軌道在空間延伸的方向上盡可能地取最大的夾角,一般取對稱形,這種排斥力最小,形成的分子體穩(wěn)定的1 .混合軌道理論的基本要點是,(3)混合軌道理論混合軌道的外形與原子軌道不同,其一端肥大,其結(jié)合能力比原子軌道的結(jié)合能強,形成的分子也更穩(wěn)定。 二、混合軌道理論、1 .混合軌道理論的基點、二、混合軌道理論、混合軌道理論的中心點、混合軌道、結(jié)果,當(dāng)然有利于結(jié)合。 2 .混合軌道的類型、sp混合、sp2混合、sp3混合、混合所涉及的原子軌道的類型和數(shù)量不同,將形成不同類型的混合軌道。
8、常見的混合軌道類型有:二、混合軌道理論、BeCl2的混合軌道、Be原子軌道的sp等性復(fù)雜化過程、2 px2py2py2pzsp復(fù)雜化軌道2P 2S 1S、二,關(guān)鍵是多少,HCCH、隨堂練習(xí):BF3的混合軌道、 b原子軌道的sp2等同性雜化過程、2 px2py2pz2pzsp 2雜化軌道2P 2S 1S、二、雜化軌道理論、2 px2py2pz2pz sp3雜化軌道2P 2S 1S、碳原子軌道的sp 3等同性異質(zhì)化過程、基態(tài)激發(fā)態(tài)雜化狀態(tài),為什么甲烷能形成4個等效的共價鍵FLASH動畫、甲烷的混合軌道、二、混合軌道理論、sp3等性混合、NH3的混合軌道、sp3混合、NH3中n原子取sp3不等性混合
9、、Hybrid orbital、的H2O中的o原子取sp3不等性混合、Valence bond pictures of H2O H2O混合軌道、二、混合軌道理論、sp3不等性混合、H2O混合軌道的形成、FLASH動畫、二中心原子c采用sp2混合,每個c原子的兩個sp2混合軌道和配原子h形成兩個鍵,其馀的另一個sp2混合軌道相互形成一個鍵,不參與混合的原子軌道肩負另一個鍵分子配置: 6個鍵原子在一個平面上,鍵角為120。 乙炔,2 .應(yīng)用現(xiàn)代價鍵理論合理說明乙炔的鍵合情況。 有幾個鍵,有幾個鍵,HCCH,隨堂練習(xí):3 .試著說明混合軌道理論下面的問題:(1) NH3,H2O的結(jié)合角為什么比CH4
10、??? CO2的關(guān)鍵角為什么是180? 乙烯為什么取120的鍵角? (2)sp2和sp的混合軌道中是否也存在不均勻的混合分別舉出一個例子如SO2和CO、隨堂練習(xí):授課堂小結(jié)混合軌道理論是價結(jié)合理論的一部分,是價結(jié)合理論的發(fā)展補充。 成功地說明了用價鍵理論無法說明的分子配置、穩(wěn)定性的問題。 混合并不是實際的過程,而是基于數(shù)學(xué)理想建模思想基于量子力學(xué)假設(shè)的理論。 混合不僅提高了軌道的耦合能力,而且使混合軌道的空間分布更為適當(dāng),降低了耦合電子間的排斥作用,有利于系統(tǒng)能量的降低。 所以必須設(shè)想原子軌道在結(jié)合時混合的原因。 價層電子對互斥理論、第一節(jié)共價鍵理論、三價層電子對互斥理論,1940年Sidgwi
11、ch N .和Powell H .提出了價層電子對互斥理論,預(yù)言主族元素對多原子分子空間構(gòu)型取得了驚人的成功。 用混合理論可以合理解釋分子空間構(gòu)型,但首先需要了解分子構(gòu)型。 那么,如何預(yù)言分子的幾何構(gòu)型呢? 第一節(jié):共價鍵理論、前言、確定分子構(gòu)型的原則、在AXm型多原子分子或離子中,分子的幾何構(gòu)型主要取決于中心原子a的價層電子對數(shù)的互斥情況:價層電子對之間盡可能遠離,靜電互斥小,采取對稱性最佳的構(gòu)型。三、價層電子對互斥理論、(1)理論基本要點,2 .價層電子對應(yīng)排斥力盡可能地遠離最小。 LP-LP LP-BP BP-BP,1 .分子或離子的空間構(gòu)型與中心原子的價層電子對數(shù)有關(guān)。 3 .從VP和
12、LP的數(shù)量可以推斷分子的空間配置。三、價層電子對互斥理論、(二)分子形狀的確定方法、a .由中心原子供給的電子數(shù):鹵素: 7價電子氧族: 6價電子。 b .配體供給的電子數(shù):氫、鹵素: 1電子氧族:不供給電子。 c .離子時:根據(jù)電荷加上或減去電子數(shù)。 1 .價層電子對數(shù),三,價層電子對互斥理論,2 .價層電子對的最佳配置理想配置的確定,能確定分子的空間配置嗎? (2)分子形狀的確定方法、三價層電子對相互排斥理論、三價層電子對相互排斥理論、三價層電子對分子離子的空間配置的確定方法、(2)分子形狀的確定方法、三價層電子對相互排斥理論、中心離子周邊的價層電子對包含兩種,因此,首先考慮孤電子對的最佳
13、位置,最后確定分子的空間配置, 電子對相互排斥力的大?。汗聦﹄娮又g的孤對電子與結(jié)合電子之間,提示:考慮具有最小數(shù)90度角度的孤排斥的配置。 3 .確定分子、離子的空間配置;(2)確定分子形狀的方法;(3)因為價層電子對互斥理論,首先考慮孤電子對的最佳位置,最后確定分子的空間配置,用VSEPR法判斷ICl4-,平面四邊形,90度的孤立夾角: 0個,課題,斥力最小,結(jié)合電子對: 4孤立理想的配置方式是正的f原子的未對電子數(shù)為1 .中心原子價電子對的總數(shù)和孤立對數(shù)分別為:(價層電子對的總數(shù))=(84)/2=6(孤立電子對的數(shù))=64=2,使用VSEPR法進行XeF4分子的、課例問題、(價層電子對總數(shù))=(73)/2=5(孤立電子教學(xué)練習(xí)、分子軌道理論、第二節(jié)共價鍵理論、價鍵理論有明確的鍵的概念,雖然可以提供一些鍵的性質(zhì)和分子結(jié)構(gòu)的直觀形象,但是一些問題的解釋很難:氫分子離子單電子鍵的存在、氧分子的順磁性等。 因此,價鍵理論成立不久,洪特和密立肯又提出了分子軌道理論。 四、分子軌道理論mo法、序言、Question、疑問、氫分子離子是如何形成的,能級、反鍵、鍵、h、h、系能量下降、穩(wěn)定性增強、前言、1S、1 .分子中的電子在分子范圍內(nèi)運動,各電子的運動狀態(tài)用分子軌道波函數(shù)記述2表示電子在(分子)空
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