固有偶极的偶极矩PPT课件

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z2
3
4
5
6
模型 直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥体 正八面体
Y
A
YY
YY
Y Y
A Y
A YY YY
A Y
Y YY A Y
YY Y
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●“分子立体构型”是指不包括孤对电子对的AXn中的 A 和 n 个 X( 配 位 原 子 ) 在 空 间 的 排 布 , 只 有 当 AXnEm 中 的 m=0时,即AYZ=AXn时,VSEPR模型才是分子立体构型, 否则,得到VSEPR模型后要略去孤对电子对,才得到它
●通式AXnEm里的(n+m)的数目称为价层电子 对数,令n+m=z,则可将通式AXnEm改写成另一种 通式AYz; VSEPR模型认为,分子中的价层电子 对总是尽可能地互斥,均匀地分布在分子中, 因此,z的数目决定了一个分子或离子中的价层 电子对在空间的分布(与分子立体构型不同),由此 可以画出VSEPR理想模型:
※ 轨道重叠程度π键比键小,键能也小,因此稳定 性低,活动性较高,是化学反应的积极参加者。
具有相同的通式ax电子总数16具有相同的结构直线型分子中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道形成直线形骨架键角为180无机化学精品课程co等离子或分子具有相同的通式ax总价电子数24有相同的结构平面三角形分子中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道形成分子的s骨架有一套等离子或分子ax18e中心原杂化形式vsepr理想模型为平面三角形中心原子上有对孤对电子处于分子平面上分子立体结构为v型或角型折线型有一套符号为无机化学精品课程25理论基本要点分子中电子从不属于某些特定的原子而是遍及整个分子范围分子轨道由原子轨道线性组合而成而且分子轨道的数目与参与组合的原子轨道数目相等电子的排布也遵从原子轨道电子排布的原则原子轨道线性组合的类型ss重叠sp重叠pp重叠pd重叠dd重叠无机化学精品课程ss一个原子的ns轨道与另一原子的ns轨道组合成两个分子轨道
● 无机分子的立体结构通常是指其s-键的分子骨架在 空间的排布。这种分子骨架可以用现代实验手段测定。
● 实验证实,属于同一通式的分子或离子,其结构可能 相似,也可能完全不同。
如,H2S和H2O属同一通式H2A,结构很相似,都是角 型分子,仅夹角度数稍有差别,而CO32-离子和SO32-离子 属同一通式AO32-,结构却不同:前者是平面型,后者是立体 的三角锥型。
2-3-1 共价键 ●共价键的本质: Heitler和London 用量子力学方
法处理2个H原子形成H2分子过程,得到H2能量 随核间距变化的图象:H2 ↑↑排斥态; H2 ↑↓基态 在平衡距离RO处形成稳定的H2分子
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E
0 -D
ro
● 两个 1s 电子以自旋相
同,r 越小,V 越大。不
2-1 路易斯结构式
●弗兰克兰结构式 用元素符号加划短棍“-”的形式
来表明原子之间按“化合价”相互结合的结构式。原子 间用“-”相连表示互相作用了“1价”,如水的结构 式为 H,O用H 表示互相用了“2价”
●路易斯结构式 [Gilbert Newton Lewis,US(1875-1946)]
把弗兰克兰结构式中的“短棍”解释为两个原子各取
↑↑
能形成化学键。
● 自旋相反时, r = r 0 时,
↑↓
V 值最小,为 E= -D
( D >0,-D<0 ) ,
此时两个 H 原子之间形
R
成了化学键。
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● 共价键特点
* 饱和性
一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋相反的电子配对 成键。因为每个原子的价轨道数目和未成对电子数目都是一 定的
∠O-S-O>10928' ∠Cl-S-Cl<∠O-S-Cl<10928' 所以SO2Cl2分子的立体结构为正四面体畸变型,即四 面体型。 例: 实测值:在SO2F2里,∠F-S-F为98,而在SO2Cl2里,∠Cl-SCl为102,为什么后者角度较大? 解:这种差别可以用顺序 cw-cw>cw-cs>cs-cs 来解释。
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遇到的问题
Cl B Cl Cl
Cl
Cl P Cl
Cl Cl
电子数<8
电子数>8
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1927年,德国化学家W.Heitler和F.London首先把 量 子 力 学 用 于 研 究 H2 分 子 结 构 , 后 由 美 国 L.Pauling发展,提出杂化轨道法,建立了现代价 键理论。
对于我们经常遇到的分子或离子[特别是以非金属原 子为中心的单核(即单中心)分子或离子,用这一理论模 型预言的立体结构很少与事实不符。
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VSEPR模型的要点: ●用通式AXnEm来表示所有只含一个中心原 子的分子或离子的组成,式中A表示中心原子, X表示配位原子(也叫端位原子),下标n表示配位 原子的个数, E表示中心原子上的孤对电子对,下 标m是电子对数。已知分子或离子的组成和原 子的排列顺序时, m值可用下式确定: m=(A的族价-X的化合价×X的个数+/-离子的 电荷数)/2
例: n
价轨道数
最大成键数
2
4(2s,2px,2py,2pz)
4
3 9 (3s,3px,3py,3pz,3dz2,3dx2-y2,3dxy,3dxz,3dyz) 6
(受空间因素限制)PCl5、SF6
* 方向性
除s 轨道(角度部分为球形)外,p 、d、f 原子轨道在空间只 有沿着一定的方向与别的原子轨道重叠,才会产生“最
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判断共价分子结构的一般规则
(1)确定只含一个中心原子(A)的分子或离子中中心原子上未 用于键合的孤对电子对数m,进而确定分子中的价层电子对数Z, 写出通式AYz (2)根据价层电子对数Z,从图2-8中找出相对应的VSEPR理想 几何结构图形。 (3)根据VSEPR理想模型,把配位原子排布在中心原子(A)周围, 每一对电子联结1个配位原于,剩下的未结合的电子对便是孤电 子对。进而确定分子的几何构型。 (4)当根据VSEPR理想模型确定的分子几何构型不止一个时, 根据价层电子对之间“斥力顺序”,确定排斥力最小的稳定结构; 并估计这种结构对理想几何构型的偏离程度。
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此外,有时还要考虑到如下几种顺序:
ii. t-t>t-d>d-d>d-s>s-s(t-叁键, d-双键, s-单键)
iii.cw-cw>cw-cs>cs-cs(c 代 表 配 位 原 子 的 电 负 性 , 下 标 w 为弱,s为强)如:OF2、H2O分子的键角分别为103.2和 104.5度
们的分子立体构型,如:H2O,NH3,CH4都是AY4,它们的分子 立体构型为:
分子 构型
H2O 角形
NH3 三角锥体
CH4 正四面体
AY4 AXn
E
E
H
OE H
H
NH H
O HH
N
H
H H
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H
H
CH HH
H
CH H
● AYz中的z个价层电子对之间的斥力的大小有如下顺序:
i. l-l>>l-b>b-b(l为孤对电子对;b为键合电子对)
例1. 画出SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32-、SO42-的 路易斯结构式
OO S
Cl Cl
32e-
O HON
O
24e-
HO
O
SO OC
HO
O
28e-
24e-
OO S
OO
32e-
SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32-、SO42-的路易斯结构式
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●泡林共振论 对于可以写出几个相对合理的路易斯结
●电子结构式 添加了孤对电子的结构式叫路易斯结构,
也叫电子结构式(electronic structure)
孤对电子 未用于形成共价键的非键合电子, 在写结构 式时常用小黑点表示孤对电子,如:
HOH HNH H
H OH HCC
HO
NN
水、氨、乙酸和氮气的路易斯结构式
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注意: 书写路易斯结构式应注意: 结构式中的短横线 数与分子中的键合原子的化合价相符,价电子总数 等于分子中所有原子的价电子之和
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例: ClF3属AX3E2=AY5,试预测其分子几何构型。
I型
方向角
90度
(I)
l-l
0
l-b
6
b-b
II 型 III 型
作用对数目
(II)
(III)
1
0
不再考虑 4
不再考虑
筛选结果
(I)(III) (III)
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2-3 价健理论(Valence Bond Theory VB)
由于键合电子对受到左右两端带正电原子核的吸引,而 孤对电子对只受到一端原子核吸引,相比之下,孤对电子 对较“胖”,占据较大的空间,而键合电子较“瘦”,占 据较小的空间。
孤对电子对与键合电子对斥力不
同使理想模型发生畸变。 N
如 : CH4、NH3、H2O 中 的 H-A-H
H
H 分别为109.5、107.3、104.5 H
分子的几何构型取决于中心 A 的价层中电子对的排斥 作用。分子的构型总是采取电子对排斥力最小的结构。
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例如: 分子 SO2 SO3 SO32- SO42- NO2+ m1 0 1 0 0
注:有时,计算出来的m值不是整数,如NO2, m=0.5,这时应当作m=1来对待,因为,单电 子也要占据一个孤对电子轨道。
一 个 电 子 配 成 对 , 即 : “ —” 是 一 对 共 用 电 子 ,

”是2对共用电子,“
” 是3对共用电子。
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路易斯还认为,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他
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的最外层转化为稀有气体的8电子稳定构型—8隅律。 路易斯又把用“共用电子对”维系的化学作用力称为 共价键。后人称这种观念为路易斯共价键理论
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大重叠”;两轨道重叠面积↑,电子在两核间出现的 几率密度↑,共价键强度↑
例:HCl分子形成 的 键
3pz
1s
+z
+
z
++
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● 共价键的类型
按成键方式划分: 键, 键, 键 键:
电子云顺着原子核的连线以“头碰头”方式重叠成键, 得到轴对称的电子云图像。 例: H2, Cl2, HCl
构式的分子,泡林提出了共振论,认为分子的真实结构 是这些合理路易斯结构式的共振杂化体,每个结构式则 称为一种共振体,泡林还用符号“ ”,把分子的共 振体联系起来
O H3C C
NH2
O-
H3C
C NH2+
苯和乙酰胺的“共振杂化体”
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2-2 价层电子互斥模型(VSEPR)
● 分子的立体结构决定了分子许多重要性质,例如分 子中化学键的类型、分子的极性、分子之间的作用力大 小、分子在晶体里的排列方式等等,而路易斯结构式未 能描述分子的立体结构。
注:电子对空间排布构型与 分子几何构型是有区别的。
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电子对数 电子对构型
SO32 4
IF3
NO2
5
3
S
O
O
O
分子构型 三角锥
T字形
F F
F
V字形
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N
O
O
例: 试用VESPR模型预测H2O分子的立体构型。 解: H2O分子属AX2E2=AY4
VSEPR理想模型为正四面体,价层电子对间夹角均为10928'。 分子立体构型(指H2O而不是H2OE2)为角型(非线形分子)。 根据斥力顺序(i)(l-l>>l-b>b-b),应有:
s电 子 云 与 s电 子 云 重 叠
s电 子 云 与 p电 子 云 重 叠
p电 子 云 与 p电 子 云 重 叠
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π键:
两个p电子云”肩并肩”重叠得到的分子轨道的图 象是以通过成键核的平面镜像对称的共价键
键是头碰头重叠形成的,π键是两个原子轨道肩并 肩重叠形成的。一般如果两个原子只有1对电子, 形成的共价键是单键,通常总是键。如果原子间 的共价键是双键,由一个键和一个π键组成。如果 是叁键,则由一个键和两个π键组成。
∠l-O-l>∠l-O-H>∠H-O-H 所以水分子的立体结构应为VSEPR理想模型的畸变型,其 中的∠H-O-H小于109.5,为104.5
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例: 用VESPR模型预测SO2Cl2分子的立体构型。 解:SO2Cl2分子属AX4E0=AY4,VSEPR理想模型为正四
面体,因S=O键是双键,S—Cl键是单键,据顺序 t-t>td>d-d>d-s>s-s,分子立体模型应为:
1916 年,美国科学家 Lewis 提出共价键理论:分 子中的原子可以通过共用电子对来形成稀有气体 的稳定电子结构。


:N• + :N• =


:N N: ••• •••
成功地解释了由相同原子组成的分子(H2、O2、N2 等)以及性质相近的不同原子组成的分子(HCl、
H2O等),并揭示了共价键和离子键的区别。
iv.中心原子的电负性增大时,键角将增大。如:NH3、 PH3、AsH3、SbH3分子的键角分别为 107. 3、93. 3、 91.8、91.3度。价层电子对之间的以上“斥力顺序”使 分子或离子的立体构型偏离由AYz确立的理想模型而适 当畸变;当理想模型不止一个时,还决定了哪种构型更为稳 定。这些顺序规则中,第一种斥力顺序是最重要的。
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H2O
H2S
CO32-
SO32-
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1. 价层电子互斥模型
吉列斯比(R.J.Gillespie)和尼霍尔姆(Nyholm)在50年 代提出了一种简单的模型用来判断某一个分子或离子 的立体结构,定名为价层电子对互斥模型,简称VSEPR 模型(Valence Shell Electron Pair Repulsion)。
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