大学化学第六章分子结构和晶体结构剖析.pptx

;【本章要求】;§6.1 共价键 §6.2 杂化轨道理论 §6.3 分子间力与氢键 §6.4 晶体结构; 稀有气体：单原子分子 → 分子晶体（分子间力）; 原子结构决定了物质的化学性质, 分子和晶体的结构则决定了物质的物理性质。; 本章主要介绍分子和晶体结构的有关知识。在分子结构中，主要介绍分子内部共价键的形成、分子空间构型(geometry configuration)、分子间相互作用力三部分内容。 ;§6-1 共价键 (Covalent bond) ; 虽然这样成功地解释了一些分子的形成，但对某些分子内存在的单电子键或外层电子数少于或多于8e-而能稳定存在的事实不能解释，如BF3，H2+ 等，对于共价键的性质也无法说明。; 1927年，德国化学家海特勒和伦敦把量子力学理论引入分子结构中，经发展形成了两种共价键理论：;一、价键理论;共价键的本质;（二）现代价键理论的要点;(4) 如果A原子有两个成单电子，B原子有一个成单电子，则一个A原子就能与两个B原子结合形成AB2型分子。例：氧原子有两个成单2p电子，氢原子有一个成单的1s电子，因此一个氧原子能与两个氢原子结合成H2O分子：; 2. 原子轨道重叠成键;1）对成性匹配：原子轨道必须以对称性相同的部分，即原子轨道角度分布图中“+”与“+”，“-”与“-”符号相同部分相互重叠，才能形成稳定的共价键。因为只有这样才能使两核间电子出现的几率密度增大。使两原子间的结合力大于排斥力，使整个体系的能量降低，从而形成稳定的共价键。; 2）最大重叠原则：在满足对称性匹配的条件下，原子轨道总是沿着电子出现几率最大的方向进行重叠。轨道重叠的程度越大 ，核间电子云密度就越大，体系的能量就越低，形成的共价键就越稳定。;（三）共价键的特征;共价键的特征;二、共价键的类型;;如果两个原子以单键结合，则均为σ键。;;共价键;三、键参数;2. 键长;分子中相邻的两个化学键之间的夹角。;如H2O，若按VB法的解释： 8O： 1s22s22p4;再如：CH4， 6C：1s22s22p2，C 只有两个未成对电子，按照价键理论，只能形成两个共价键，键角应该是900，但事实上，C 与4 个H形成4 个C－H 键，而且键角是：109028’。;§6-2 杂化轨道理论 （Hybrid orbital theory） ;;(1)杂化发生在同一原子中能量相近的原子轨道之间。 H2O、NH3、CH4、BF3; 根据参加杂化的原子轨道的类型，可将杂化分为：s-p型杂化和d-s-p型杂化。;三、杂化类型与分子空间构型;1、;实例： BeCl2、CO2、HgCl2、[Ag(NH3)2]+;2、;实例： BF3、 BCl3、 CO32– 、NO3– 等;3、;CH4 分子;实例： CH4、 CCl4、CHCl3、CH2Cl2、 CH3Cl、 (SO42–、PO43–、ClO4–)等;（二）s-p型不等性杂化及分子的空间构型;7N：2s22px12py12pz1(基态) ? 7N：(sp3)12(sp3)21(sp3)31 (sp3)41 (sp3杂化态)；;8O：2s22px22py12pz1(基态) ? 8O：(sp3)12(sp3)22 (sp3)31(sp3)41 (sp3杂化态) ;105?45’;【注意以下几点】;（3）中心原子的杂化类型不固定;（4）形成的杂化轨道“一头大，一头小”，成键时大的一头与键合原子轨道重叠，成键能力增强。;杂化类型; 分子内部的原子之间，是通过共价键结合在一起的。而分子之间，是通过分子间作用力相互结合的。这种作用力比化学键要弱得多，一般只有几个～几十个kJ·mol-1。分子间力虽然较弱，但它对分子晶体的物理性质：如熔沸点、溶解度、表面张力、粘度等，起着决定性的作用。;§6-3 分子间力与氢键 (Van der Waals forces and hydrogen bond) ;一、分子的极性和变形性; 分子极性的大小可以用偶极矩μ来衡量：分子中正(负)电荷电量与正、负电荷中心间距的乘积。μ 值可以通过实验测定。 μ 是矢量，由正电中心指向负电中心。（见P187 表6-7）;;极性分子;（二）分子的变形性; 极性分子本身就存在固有偶极(permanent dipole)，当处在外加电场中时，固有偶极就会顺着电场的方向定向排列（正极朝向电场的负极，负极朝向电场的正极）。这个过程叫做取向。同