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7 分子结构与晶体结构

7 分子结构与晶体结构. 分子结构. 原子怎样结合成为分子？ 化学键 离子键 共价键 金属键 分子的形状？ 分子构型 分子怎样组成物质材料？ 分子间作用力. 7.1 化学键. 分子或晶体中原子 ( 或离子 ) 之间强烈的作用力叫做 化学键 。. 组成化学键的两个原子间 电负性 差 大于 1.8 时，一般生成 离子键 ， 小于 1.8 时一般生成 共价键 。而 金属原子 之间则生成 金属键 。. 7.2 离子键. (1) 定义 由正、负离子间的静电引力形成的化学键 叫做 离子键 。由离子键结合形成的化合物叫离子化合物.

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7 分子结构与晶体结构

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Presentation Transcript

  1. 7 分子结构与晶体结构

  2. 分子结构 • 原子怎样结合成为分子？化学键 • 离子键 • 共价键 • 金属键 • 分子的形状？分子构型 • 分子怎样组成物质材料？ 分子间作用力

  3. 7.1 化学键 分子或晶体中原子(或离子)之间强烈的作用力叫做化学键。 组成化学键的两个原子间电负性差大于1.8时，一般生成离子键，小于1.8时一般生成共价键。而金属原子之间则生成金属键。

  4. 7.2 离子键 (1)定义 由正、负离子间的静电引力形成的化学键 叫做离子键。由离子键结合形成的化合物叫离子化合物. (2) 离子键的形成 ① 原子得ne-成负离子，原子失ne-成正离子； ② 正负离子以静电引力结合。 (3) 离子键的特征 无饱和性、方向性。

  5. 7.3 共价键 早期共价键理论是路易斯的公用电子对理论。即:原子间靠公用电子对结合起来的化学键是共价键。如： 目前共价键理论有 价键理论(VB法) 杂化轨道理论 分子轨道理论(MO法)

  6. . . + + . . 7.3.1 价键理论 1. 量子力学处理氢分子的结果

  7. 自旋平行，出现排斥态， 系统能量高； 自旋相反，出现基态， 能量降低。

  8. + 2. 价键理论基本要点 1) 自旋相反的未成对电子配对成键。 H 1s1 H-H N 2s22p3 N≡N NH3 O 2s22p4 O=O H2O 共价键具有饱和性

  9. + + + + + 2. 价键理论基本要点 1) 自旋相反的未成对电子配对成键。 2) 轨道最大重叠。 共价键具有方向性 共价键具有饱和性

  10. 3. 共价键的类型 σ键： 沿键轴方向相对重叠； “头碰头” 重叠部分呈圆柱形对称。

  11. HF的生成

  12. 3. 共价键的类型 π键： 沿键轴方向在键轴两侧平行重叠； 重叠部分呈镜面反对称。 “肩并肩”

  13. σ键与键的识别 共价单键为σ键 共价双键（及三键）中，有一个σ键，其余为键。 σ键，重叠程度大，较稳定； π键，重叠程度小，较活泼。

  14. 4. 键参数 表征键的性质的物理量。 键能 键长 键角

  15. （1）键能 bond energy 1) 概念 以能量标志化学键强弱的物理量。 不同类型的化学键有不同的键能。 离子键的键能是晶格能； 金属键的键能为内聚能； 共价键的键能： 在298.15K 和100kPa下，断裂1mol键所需要的能量。

  16. （1）键能 bond energy 1) 概念 以能量标志化学键强弱的物理量。 2) 意义 标志键的强弱。

  17. （2）键长 bond length 1) 概念 分子中成键两原子核间的平均距离称为键长。 2) 意义 与键的强弱有关。 反映分子几何构型的重要参数。

  18. （3）键角 bond angle 1) 概念 分子中键与键之间的夹角。 2) 意义 反映分子几何构型的重要参数。

  19. 价键理论的应用价值： 揭示了共价键的本质； 推断原子间成键的数目和类型。

  20. 局限 不能解释分子的几何构型。 如CH4： 问：C与H形成的四个键等同吗？ H-C-H间的夹角为多少？

  21. 7.3.2 杂化轨道理论 1931年，美国化学家鲍林(L.Pauling)提出了杂化轨道理论，圆满地解释了碳四面体结构的价键状态。

  22. 1. 基本概念 在形成分子时，中心原子并非使用原来的原子轨道。 中心原子若干不同类型、能量相近的原子轨道经混杂平均化，重组为新的原子轨道，即杂化轨道。 如何重组？ 重新分配能量 调整空间方向 为何杂化？ 成键能力增强。

  23. sp轨道杂化过程

  24. 杂化轨道理论基本要点 • 1) 能量相近 • 2) 电子激发 • 3) 轨道数目守恒

  25. 2. s和p原子轨道杂化 sp sp2 sp3

  26. （1）sp杂化轨道 BeCl2 Be 2s2

  27. BeF2的立体结构为线性 sp杂化轨道 : 激发 杂化

  28. （2）sp2杂化轨道 BF3 B 2s22p1

  29. sp2杂化：

  30. (3) sp3 杂化轨道 CH4 C 2s22p2

  31. (4) 不等性杂化 等性杂化轨道(equivalent hybrid orbital)： 每个杂化轨道所含s及p成分相等。 不等性杂化轨道(unequivalent hybrid orbital)： 每个杂化轨道所含s及p成分不完全相等。

  32. NH3分子结构 N 2s22p3

  33. H2O分子结构 O: 2s22p4

  34. 杂化轨道理论的应用 解释多原子分子的空间构型。 CH4 BF3 HgCl2 H2O NH3 SiF4 BBr3 BeCl2 H2S PCl3

  35. 7.4 分子间力 1873年，荷兰物理学家范德华首先注意到了分子间的作用力，并进行了卓有成效的研究。分子间力又称为范德华力(van der waals forces)。

  36. 7.4.1 分子的极性 任何分子都是由带正电荷的核和带负电荷的电子组成。 在分子中很容易找到一个“正电荷中心”和一个“负电荷中心”。 有些分子正负电荷中心重合，称为非极性分子； 有些分子正负电荷中心不重合，称为极性分子。 极性分子本身存在的偶极称为固有偶极或永久偶极。

  37. HCl

  38. +δ －δ d 偶极矩 dipol emoments p =δ·d

  39. 7.4.2 分子间力 1.非极性分子间的作用力 非极性分子可以产生瞬时偶极。 瞬时偶极采取异极相邻状态，它们之间的作用力称为色散力。

  40. － ＋ － ＋ － ＋ 2.极性分子与非极性分子间的作用力 非极性分子受极性分子影响可以产生诱导偶极。 诱导偶极与固有偶极之间产生的分子间力叫做诱导力。 注意：色散力仍然存在

  41. + - - + - + - ＋ 极性分子间的取向力示意图 3.极性分子与极性分子间的作用力 固有偶极与固有偶极之间的作用力，称为取向力。 注意：同时也存在色散力和诱导力

  42. 例题：下列每组物质中，不同物质间分子之间存在着何种成分分子间力。例题：下列每组物质中，不同物质间分子之间存在着何种成分分子间力。 解：⑴ C6H6-CCl4—色散力； ⑵ CH3OH-H2O—色散力、诱导力、 取向力、氢键； ⑶ He-H2O —色散力、诱导力； ⑷ H2S-H2O—取向力、诱导力、色散力。

  43. 4. 分子间力对物质性质的影响 分子间力：几至几十KJ·mol-1 共价键键能：150~500 KJ·mol-1 本质：电性引力 对物质的熔点、沸点、溶解度、表面张力等有相当大的影响。

  44. 色散力存在于所有分子之间，同类型分子，相对分子质量越大，其色散力越大。色散力存在于所有分子之间，同类型分子，相对分子质量越大，其色散力越大。 例：下列两组物质的色散力大小1）卤素单质；2）卤化氢 解：卤素单质按色散力从大到小：I2, Br2, Cl2, F2;卤化氢按色散力从大到小：HI, HBr, HCl, HF 思考：实际上卤化氢中HF的沸点高于HCl, 说明在HF分子中还存在其它的相互作用？可能是什么？

  45. 条件：H与电负性很大而半径很小的原子形成共价键条件：H与电负性很大而半径很小的原子形成共价键 F、O、N 最强的分子间力 7.4.3 氢键 有方向性 有饱和性 X—H……Y

  46. H2O NH3 HF 醇 酚 羧酸 氨基酸 蛋白质 含氧酸

  47. 氢键对物质性质的影响 熔点、沸点 溶解度

  48. 7.5 晶体结构 石英(Quartz, SiO2), 玻璃(glass, SiO2)

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