第六章化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)

1、1,6 化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)Chemical Bond and Structure,2,主要內(nèi)容,?原子之間的作用力:化學(xué)鍵?分子中原子排列:分子構(gòu)型?分子之間作用:分子間力,Pauling,L.(1901-1994),3,化學(xué)鍵,化學(xué)鍵：分子內(nèi)部原子之間的作用力。,化學(xué)鍵理論可以解釋：1、分子的形成及其穩(wěn)定性2、分子的幾何構(gòu)型3、分子的化學(xué)性質(zhì),已經(jīng)明確了的化學(xué)鍵：離子鍵、共價鍵、金屬鍵,4,6.1 離子鍵（Ion

2、ic Bond),6.1.1 離子鍵形成離子鍵 由正負(fù)離子的靜電引力結(jié)合的化學(xué)鍵形成離子鍵的條件：元素電負(fù)性相差≥1.7 電負(fù)性相差越大，鍵的離子性越強。6.1.2 離子鍵的特點 是沒有方向性，沒有飽和性。,5,6.1.3 離子的特征,（1)離子的電荷:正電荷是得電子數(shù);負(fù)電荷是 失電子數(shù)。,（2）離子的電子構(gòu)型2電子型(1S2)，8電子型(ns2np6)，18電子型(ns2np6 nd10），18＋2型(

3、n-1)s2(n-1)p6 (n-1)d10ns2），,（3）離子半徑:有不同計算方法，r正﹤ r原﹤ r負(fù)；同族和同周期變化規(guī)律與原子半徑變化規(guī)律相同。,6,6.2.1 氫分子的形成,,,6.2 共價鍵的價鍵理論 Covalent Bond Theory,7,6.2.2 價鍵理論的基本要點,（1）形成共價鍵時，僅成鍵原子價電子軌道和其中的電子參加作用。（2）在共價鍵形成時，含有自旋相反電子的原子價電子軌道

4、發(fā)生重疊，形成穩(wěn)定的共價鍵。,8,6.2.3 共價鍵的形成和特點,（1）共價鍵具有飽和性 ——價電子軌道是有限的,（2）共價鍵具有方向性 ——原子軌道具有方向性,9,10,（1）?鍵,（2）?鍵,頭碰頭重疊,肩并肩重疊,如果兩原子形成共價單鍵，此鍵必為?鍵， 若是多鍵，則有一個?鍵，其余為?鍵,6.2.4 共價鍵的類型,11,12,?鍵和?鍵比較,?電子云

5、重疊程度 ?鍵 > ?鍵? 成鍵電子云的流動性 ?鍵 < ?鍵? 參加反應(yīng)的活潑性 ?鍵 < ?鍵,13,正四面體構(gòu)型,,14,三角錐構(gòu)型,15,V字形構(gòu)型,16,6.2.2 雜化軌道理論（Hybrid Orbital Theory）,6.2.2.1雜化軌道的基本要點（1）能量相近的、類型不同的價電子軌道重新組合成一組新的軌道。這一過程稱為雜化，雜化后的原子軌道稱雜化軌

6、道。（2）雜化軌道的數(shù)目等于雜化前原子軌道的數(shù)目。（3））為了減少軌道之間的斥力，雜化軌道在空間的分布采取最大的夾角。,17,6.2.2.2 雜化軌道類型與分子的空間構(gòu)型(1) sp雜化與直線型分子,18,Be: ?? 激發(fā) ? ? 雜化 ? ? 2s 2p 2s 2p

7、 sp 2p sp — p,BeCl2分子的形成,,,?? ??,,成鍵,,,BeCl2分子的形成,19,(2)sp2雜化與平面三角形分子,20,BF3分子的形成,B: ?? ? 激發(fā) ? ? ? 雜化

8、 ? ? ? 2s 2p 2s 2p sp2 2p PF 成鍵 sp2 — p,?? ?? ??,,,,,BF3分子的形成,21,(3)sp3雜化與四面體分子,22,CH4分子的形成,C: ?? ?

9、 ? 激發(fā) ? ? ? ? 雜化 ? ? ? ? 2s 2p 2s 2p sp3 sp3— s,?? ?? ?? ??,s

10、H 成鍵,,,,23,預(yù)測水、氨的分子結(jié)構(gòu),24,(4)sp3不等性雜化與有關(guān)分子的構(gòu)型,N: ?? ? ? ? 不等性雜化 ?? ? ? ? 成鍵 ?? 2s 2p sp3 sp3 — sO: ?

11、? ?? ? ? 不等性雜化 ?? ?? ? ? 成鍵 ?? ?? 2s 2p sp3 sp3 —s,,,,,?? ??,?? ?? ??,25,雜化軌道數(shù) = σ鍵數(shù) + 孤電子對數(shù),26,C60的成鍵情況？？,27,6.4 分子極性、分子間力和

12、氫鍵Molecular Polar，Intermolecular Forces and Hydrogen Bonds,6.4.1 分子的極性(1) 鍵的極性非極性鍵—化學(xué)鍵中共用電子對沒有偏移的化學(xué)鍵。 極性鍵—成鍵共用電子對有偏移的化學(xué)鍵。影響極性大小的因素—鍵的極性大小與成鍵兩原子的電負(fù)性差值有關(guān)，兩原子的電負(fù)性相差越大，鍵的極性越強,28,鍵的極性大小順序是H—I < H—Br < H—Cl <

13、; H—F。,29,(2)分子的極性正、負(fù)電荷中心重合的分子為非極性分子；正、負(fù)電荷中心不重合的分子為極性分子。,同種元素組成的雙原子分子 由非極性化學(xué)鍵形成的分子為非極性分子； 由極性化學(xué)鍵形成的分子為極性分子，且化學(xué)鍵的極性越大，分子的極性越強；對于多原子分子，分子的極性由分子的對稱性決定。,30,31,具有中心對稱的分子為 非極性分子 否則為極性分子,32,(3) 偶極矩,偶極矩等于分子中正

14、、負(fù)電荷中心間的距離和正、負(fù)電荷中心所帶電量的乘積。用符號?表示，單位D。1D=3.336?10-30C.m ? = q.d,分子的偶極矩越大，極性越強；分子的偶極矩小，分子極性弱，偶極矩等于0，則為非極性分子。,,,,d,+q,-q,33,6.4.2 分子間力,34,(1) 取向力 稱固有偶極之間的作用力為取向力取向力是存在于極性分子之間的一種分子間力,影響取向力的因素分子的極性越

15、大，分子間距離小，溫度越低取向力大。,35,(2) 誘導(dǎo)力 固有偶極和誘導(dǎo)偶極之間的作用力稱誘導(dǎo)力,當(dāng)極性分子和非極性分子相互靠近時，極性分子固有偶極產(chǎn)生的電場使非極性分子發(fā)生變形而產(chǎn)生偶極，這種偶極稱誘導(dǎo)偶極。,影響誘導(dǎo)力的因素：極性分子的極性越強，非極性分子的變形性越大，誘導(dǎo)力越大;分子間距離小，溫度越低誘導(dǎo)力大,36,(3) 色散力瞬時偶極之間的作用力稱色散力,分子內(nèi)負(fù)電荷（電子云）中心和正電荷（原子核）中心不時地發(fā)生相

16、對位移而產(chǎn)生偶極，這種偶極稱瞬時偶極,37,影響色散力的因素(溫度、分子間距離) ： 分子的摩爾質(zhì)量越大，分子的變形性越大，色散力越大；分子間距離小，溫度越低色散越力大,問題：極性分子之間是否存在誘導(dǎo)力和色散力？極性分子與非極性分子之間是否存在色散力？,38,分子間力的本質(zhì)是什么？有什么特點？,本質(zhì)：靜電引力特點： 1. 沒有方向性和飽和性 2. 近距離的作用力 3. 分子間力是以色散力為主

17、的，誘導(dǎo) 力總是很弱,39,(4) 分子間力對物質(zhì)性質(zhì)的影響,A 對物質(zhì)溶沸點的影響同一物質(zhì)內(nèi)，分子間作用力大，則物質(zhì)的熔點、沸點高，熔化熱、汽化熱大。,如：鹵素單質(zhì)隨著摩爾質(zhì)量的增大，色散力依次增大，其通常條件下的物理狀態(tài)是F2 ,Cl2 為氣體，Br2為液體，I2固體。,40,B 對物質(zhì)溶解性的影響溶劑和溶質(zhì)之間的作用力越大，則溶質(zhì)在溶劑中的溶解度大——相似相溶原理極性物質(zhì)易溶于極性溶劑中

18、非極性物質(zhì)易溶于非極性溶劑中,四氯化碳溶劑可將鹵素單質(zhì)從水中萃取？,41,請比較,,第七主族元素氫化物各分子間的取向力、色散力？沸點？,HF HCl HBr HI取向力 大色散力 大 沸點 大 ？？,,,42,HF, H2O, NH

19、3與其同族同系物比較，熔、沸點特別高？,43,6.4.3 氫鍵 ——與氫有關(guān)的一種作用力,(1) 氫鍵的形成及條件 Hδ+ — Fδ-……Hδ+ — Fδ-,氫鍵組成可以用 X—H ……:Y,X,Y是電負(fù)性大，半徑小的原子，“:”為孤電子對,44,(2) 氫鍵的特點,氫鍵具有方向性和飽和性形成氫鍵的三個原子成直線排列（分子間氫鍵）或接近直線排列（分子內(nèi)氫鍵）。,45

20、,(3) 氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響,1）同種分子間氫鍵的形成，使物質(zhì)的熔（沸）點升高，熔化熱和汽化熱增大。分子內(nèi)氫鍵，常使其熔沸點低于同類化合物,水、氨的熔沸點明顯高于其同系物。如鄰硝基苯酚（分子內(nèi)氫鍵）的沸點45℃，而間位硝基苯酚的沸點為96℃，對位硝基苯酚的沸點為114℃。,乙醇和水可以混溶；氨在水中有大的溶解度也是由于形成分子間氫鍵。,2）溶劑和溶質(zhì)之間能形成氫鍵將會大大增大溶 質(zhì)的溶解度。,46,(5) 氫