2008江苏高中化学竞赛教练员培训资料讲座 第十四讲 分子结构_图文

分子结构

化学键:分子中原子结合在
一起的作用力。 离子键 化学键一般分为: 共价键

金属键

一、 Lewis结构式(路易斯) 又称电子结构式。 二、八隅律:稀有气体最外层 - 电子构型(8e )是一种稳定 构型,其他原子倾向于共用电 子而使它们的最外层转化为稀 有气体的8电子稳定构型。

Lewis结构式的画法:
1、计算所有原子的价电子总 数,对离子分别加、减离子电 荷数。 2、写出分子中每个原子的元 素符号,并且用横棍(-), 代表一对电子,将原子连接起 来。

3、对除中心原子外的所有原 子,加(? )到原子周围,每 个(? )代表一个电子,使它 满足八隅律的要求(另外注意, 氢原子只需要两个电子)。 4、把剩余的电子分配到中心 原子上。

5、检查每个原子周围是否均 有八个电子,如果中心原子 周围达不到八电子,尝试擦 去与中心原子相连原子的一 对电子,将其作为电子对 (-),插入中心原子与其 之间。直到所有原子满足八 隅律。

不符合八隅律的例子:

八隅律能较好的适用于 第二周期元素的原子, 但对其他周期某些元素 的原子并不完全适用。

Lewis共振式:
SO2

二、价层电子对互 斥理论(VSEPR) 和分子、离子的几 何构形

VSEPR:分子的共价键(单键、 双键或者三键)中的电子对 以及孤对电子由于相互排斥 作用而趋向尽可能采取对称 的结构。

电子局域图
(成键与非成键)

孤对

单键

双键

三键

电子

?

连接 连接

线 形

连接

连接

连接

连接

连接

连接

连接

连接

连接

连接

连接

连接

能 量 能


核间距 R 核间距 R 核间距R

共价键和轨道重叠:

杂化轨道:在同一个原子 中能量相近的不同类型的 几个原子轨道波函数可以 相互叠加而组成同等数目 的能量完全相同的杂化原 子轨道。

SP杂化

SP2杂化

BCl3

SP3杂化

CH4

SP3d杂化

PCl5

3 2 SP d

杂化

SF6

3 H2O中氧原子的SP

杂化

水分子的成键情况

π键 和σ键

Lewis式中的单键,双键,三键 可以用价键理论(VB)的量子化 学模型理论解释:共价键是由不 同原子的电子云重叠形成的。
我们只讨论S电子和P电子, 可以有两种基本的成键方式:

1、电子云顺着原子核的连线 重叠,得到轴对称的电子云 图象,这种共价键叫σ 键。 2、电子云重叠后,得到的电 子云图象呈镜像对称,这种 共价键叫做π键。


重 键

乙炔的成键

大π 键

C 6 H6

C6H6的大π键(离域键)

C6H6的两个共振结构
(小π 键:定域键)

3NO 中的大Π键

二、分子间力和氢键
? 分子的极性
? 分子间作用力

(Intermolecular Forces)
? 氢键

(Hydrogen bonds)

分子的极性
极性键 (Polar bonds)
两种不同元素原子之间形成的共价 键
离子键

HCl

偶极矩 (Dipole Moment, ?)
?=q×d

d :正、负电荷重心间距(偶极长)
q :电量 单位: 德拜(Debye,D) 1D=3.336 × 10-30 C· m(库仑· 米) 表示:(+) (-)(矢量)

极性分子 (Polar molecules)

多原子分子:键的极性与分子构型 CCl4,非极性; CHCl3, 极性。

极性分子 (Polar molecules)

分子的偶极距不为零

H2O

多原子分子:键的 极性与分子构型

分子间作用力 (Intermolecular Forces)

类型
取向力 诱导力 色散力 氢键

能量(kJ/mol)
0~ 3 0~ 1 8~25 5~30

分子类型
极性分子与极性 分子之间 除非极性分子间 所有类型分子 N, O, F原子 与H 原子形成

化学键能约为:100~600 (kJ/mol)

取向力 (Dipole-Dipole Interactions ) 极性分子的永久 部分电荷之间的 吸引作用。

色散力的形成

Two schematic representations of the instantaneous dipoles (瞬时偶极) on two adjacent helium atoms, showing the electrostatic attraction between them.

色散力大小与分子的形态

1)分子量愈大,色散力愈大;

2)相同组成时,线性分子的色散 力较大。如:正戊烷, bp=36.1°C. 而(CH3)4C, bp=9.5

氢键(Hydrogen Bonding)
O, N, F原子之间 通过H原子连接而 成; 最强的分子间力。

氢键与沸点

冰的结构

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