1、第九章 分子结构,9.1价键理论,9.2价层电子对互斥理论,9.3分子轨道理论,9.4键参数,9.1 价键理论,共价键的本质与特点,共价键的键型,杂化轨道,1. 共价键的本质与特点,1.1 量子力学处理H2分子的结果Heitler和London在用量子力学处理H2分子形成过程中，得到H2分子能量E和核间距R的关系曲线。如图所示:,1.2 价键理论基本要点与共价键的特点,价键理论(VB法): 形成共价键时键合原子双方各提供自旋方式相反的未成对价电子用以成对。 成键双方的原子轨道尽可能最大程度地重叠。,共价键特点：,饱和性：一个原子能有几个未成对的电子，便可与其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对
2、成键。 方向性：两个原子间形成共价键时往往只能沿着一定的方向结合。,返回,2. 共价键的键型,键：头碰头ss轨道成键：,sp轨道成键：,pp轨道成键：,键：肩并肩,配位键：共用的一对电子由一个原子单独提供的共价键。如：CO，NH4+等。,返回,3.杂化轨道,sp3杂化sp2杂化sp杂化不等性杂化,CH4:(sp3杂化),BF3:(sp2)杂化,BeCl2:(sp杂化),NH3:(不等性杂化),返回,4、离域键（大键）和共轭分子 （1）定域( localized)和离域( delocalized) ， C6H6，CH3CHCH2,电子的离域,O3 NO3-,非金属导体：聚乙炔，掺杂后可得到n型或
3、 p型半导体 分子导线,共轭键越多，* 跃迁的能量越低，颜色越深，-CH2-基团插入共轭体系则相当于插入一个绝缘体，导电能力下降。,70年代初，发现发现聚硫化氮(NS)n有超导性 2000年诺贝尔化学奖授予在导电高分子领域作出突出贡献的3位科学家美国的 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiamid，日本的Hideki Shirakawa ，1977年发表在英国的Chem. Comm.杂志上，题目是：有机导电高分子的合成：聚乙炔(CH)n的卤化衍生物，聚乙炔薄膜用碘蒸汽氧化后，导电性增加了千万倍， 为105S/m (Teflon 的导电率1016S/m，Ag, Cu的导电率
4、为108S/m),9.2 价层电子对互斥理论(VSEPR法),价层电子对互斥理论的基本要点： 分子或离子的空间构型取决于中心原子周围的价层电子对数。 价层电子对数是指键电子对与孤对电子。 价层电子对间尽可能远离以使斥力最小。从价层电子对间的斥力大小来看：孤对孤对孤对成键成键成键,推断分子或离子的空间构型的具体步骤：,确定中心原子的价层电子对数，判断电子对的空间构型。,在计算配位原子提供的价电子数时，H与卤素的每个原子各提供一个价电子，氧或硫原子则可认为提供共用电子，即当氧、硫原子为配位原子时，配位原子提供的价电子数为0。例如：,根据斥力最小原则，价层电子与电子对空构型关系如下：,确定中心原子的
5、孤对电子数，推断分子的空间构型。,若中心原子的价层电子对全是键，电子对的空间构型就是该分子的空间构型。如BeH2，BF3，CH4，PCl5，SF6分别为直线形、三角形、四面体、三角双锥和八面体。 若中心原子价层电子对中有孤对电子，分子空间构型将不同于电子对的空间构型。如，NH3分子价层电子对数为4，电子对空间构型为四面体，但分子的空间构型为三角锥，因为四面体的一个顶点被孤对电子占据。,练习题:,解释NO2-, O3, SnCl3-, OF2, ICl3, I3-, XeF5+, ICl4- 等离子或分子的空间构型, 并指出其中心原子的轨道杂化方式。,返回,9.3 分子轨道理论（MO法）异核双原
6、子分子,分子轨道,同核双原子分子,原子轨道和分子轨道的对称性,异核双原子分子,分子轨道,例：A原子提供 原子轨道，B原子提供 原子轨道。分子轨道理论认为它们结合时形成了分子轨道，可采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函数：,分子轨道形成三原则：,能量相近 对称性匹配 最大重叠,返回,同核双原子分子：,第二周期同核双原子分子:B2 （B,C,N),第二周期同核双原子分子：O2 (O,F),或,O2的电子构型：,或,N2的电子构型：,返回,异核双原子分子,关于原子轨道和分子轨道的对称性,对称：绕 轴旋转 ，形状不变,符号变。例如：原子轨道 , , , , 。化学键： 键。,返回,9.4 键参
7、数,键级,键能,键长,键角,键矩与部分电荷,键级,例如：H2，O2，HF和CO的键级分别为1，2，1，3。键级愈大，分子愈稳定。,返回,键能,指在标准状态下气态分子拆开成气态原子时，每种键所需能量的平均值。对双原子分子，键能就是键的解离能。,例如：D(H-Cl)=431kJmol-1 D(Cl-Cl)=244kJ mol-1,返回,键长,分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例如，H2分子中两个H原子的核间距为74pm，所以HH键长是74pm。,返回,键角,如：H2O分子中2个OH键之间夹角104.5 度。键角主要是通过光谱等实验技术测定。,返回,键矩,定义式：,式中q为电量， l 为键长。,小结,分子结构,VB法,VSEPR法,MO法,键参数,返回,习 题 Page 280 1，2，3，10，14,
