氮及大π键ppt课件

31
所以 N2O3 分子中 N 1 和左边的
两个氧在 z 方向形成
4。
3
N 1 与氧之间的键长在 121 pm
左右。
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32
N 2 为 sp2 不等性杂化
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33
有单电子的杂化轨道和一个氧 原子及 N 1 各成一个σ键。
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34
pz 轨道的一个电子与右边氧 原子的 pz 轨道的电子成 键。
NO2 的键联关系如图
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54
N2O5 分子中每个 N 均采取 sp2 等性杂化，
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55
每个 N 与 O 形成 3 个 键。
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56
每个 N 的 pz 轨道上有两个
电子，4 个端基 O 各有 1 个 pz
电子，分别形成两个
4 3
。
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57
N2O5 分子中的 7 个原子共平面， N－O－N 键角接近 180，虽然不成直 线，但这种弯曲在分子平面内。
这是 N2O3 不稳定的结构因素， 温度稍高将分解。
N2O3 —— NO + NO2
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28
N 1 为 sp2 等性杂化
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29
有单电子的杂化轨道和两个氧 原子及 N 2 各成一个σ键。
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30
pz 轨道有两个电子，两个 氧原子各有一个 pz 电子。
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5、成键原子的电负性差。原 Nhomakorabea之间选择哪一种方式成键，要综合考虑各种因素。
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63
一般情况下，半径小的原子间成键，双键或 三键有优势。因为原子体积小，有利于p轨道 的重叠形成双键，而且形成双键后又降低了 电子之间的斥力。 因为氢原子除成键电子外没有其它电子，其 所形成的共价键情况特殊。 H—F 562.6kJ/mol H—Cl 431.4kJ/mol H—Br 365.7kJ/mol H—I 298.4kJ/mol H—H 435.6kJ/mol
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46
在 NO2 的杂化轨道中有未成键 的单电子，反应活性高，所以容易结
合成 N2O4。
键角 ∠ONO＝134°也支持 sp2
等性杂化和形成
4。
3
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47
N2O4 为无色气体，其中的氮 元素呈 +4 氧化态，与 NO2 相同。
NO2 的键联关系如图
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48
N2O4 中的 N 均采取 sp2 等 性杂化。
N 2 与氧之间的键长在 114 pm， 是典型的双键。
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（4） NO2 和 N2O4
NO2 是红棕色气体，与水反 应生成硝酸和 NO，是硝酸生产 过程中的重要化合物。
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37
NO2 的成键情况如图
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38
NO2 中，N 原子 sp2 不等性杂化
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8
不参加杂化的 pz 轨道有对电子， 不参加杂化的 py 轨道有 1 个单电子。
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9
N 3 有 3 个单电子和 1 对孤对电子。
通过 px 的 1 个电子和 N 2 成 σ 键， 通过 py 的 1 个电子和 N 2 成 π 键。
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10
N 3 的 pz 有 1 个单电子。
15
（2） 性 质
N3－ 是一种拟卤离子，性质类 似于卤素离子。
HN3 是氮的氢化物中唯一的酸 性物质。它是一种弱酸。
HN3 —— H+ + N3－ Ka = 2.4 10－5
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16
HN3 不稳定，受热爆炸分解 2 HN3 —— H2 + 3 N2
Pb ，Ag 等的叠氮酸盐不稳 定，易爆炸
43
pz 有 2 个电子，每个 O 中各有
一个 pz 电子，所以形成
4 3
。
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44
N
若采取
sp2
等性杂化，形成
4 3
，
造成大 键中电子多，一般键级低，不
稳定。
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45
且杂化轨道中存在不成键的单 电子，能量高，不稳定。
但是
4 3
的说法利于解释 NO2
易于二聚成为 N2O4 的反应。
2 AgN3 —— 2 Ag + 3 N2
Pb ( N3 )2 可以做雷管的引火物。 活泼金属的叠氮酸盐较稳定。
AgN3 ，Pb(N3)2 ，Hg 2(N3)2 均 为难溶盐 。
10. 1. 3 氮的含氧化合物
1. 氮的氧化物
（1）N2O N2O 为无色气体，微有好闻的 气味，有毒。
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10. 1. 2 氮的氢化物
4. 叠氮酸 叠氮酸 分子式 HN3 ， 无色液体。
（1）分子结构 HN3 的分子构型及键联关系如图
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1
11-3-2 氧气和臭氧
臭氧的分子结构
O
sp2杂化
2s
O
2p
sp2杂化
2s
O
2p
sp2杂化
2s 2p
4 3
键
三中心 四电子 大键
臭此氧大分子键中为无不单定电域键 子，为反磁性物或质离域键
（1）分子结构 HN3 的分子构型及键联关系如图
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4
N 1 sp2 不等性杂化。
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5
两个有单电子的 sp2 杂化轨道 与 H、N 2 成 σ键。
有对电子的 sp2 杂化轨道不参 加成键，pz 有 1 个单电子。
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7
N 2 sp 等性杂化
与 N 3、N 1 各成一个σ键。
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2
11-3-2 氧气和臭氧
臭氧的分子结构
O
sp2杂化
2s
O
2p
sp2杂化
2s
O
2p
sp2杂化
2s 2p
4 3
键
三中心 四电子 大键
臭此氧大分子键中为无不单定电域键 子，为反磁性物或质离域键
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3
10. 1. 2 氮的氢化物
4. 叠氮酸 叠氮酸 分子式 HN3 ， 无色液体。
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形成 4 个 N－O 键、1 个 N－N 键共 5 个 键。
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50
N、N 之间直接成键，键长为 175 pm，比 N－N 单键的还长，所 以 N2O4 很容易在此处断裂变成两 个 NO2。
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每个 N 的 pz 轨道上有两个电子，
与之相连的两个端基氧各有 1 个 pz 电
19
吸入 N2O 时，人的面部受麻醉 抽搐而似呈笑状，故有时称 N2O 为 笑气。
N2O 在水中有一定的溶解度。
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20
硝酸铵分解得 N2O NH4NO3 —— N2O + 2H2O
N2O 在 500℃ 时分解成两种气体 单质。
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21
N2O 分子构型为直线形。 N2O 与 N3－ 是等电子体，两者 的成键情况基本相同。
60
例1：二氧化硅和二氧化碳的差别
为什么常温常压下CO2和SiO2存在状态显著不同？
---前者为分子晶体，微粒之间以分子间 作用力结合，熔沸点低，因此常温常 压下为气态；后者为原子晶体，微粒 之间以共价键结合，熔沸点高，因此 常温常压下为固体。
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为什么二氧化碳不像二氧化硅那样以原子晶体存在？
---键能的数据可以给出解释： C—O 360kJ/mol C==O 803kJ/mol Si--O 464kJ/mol Si==O 640kJ/mol 碳氧之间形成两个双键比形成四个单键稳定，因此以 二氧化碳的形式存在，氧用去全部的两个价键后不再 以无限的聚合状态存在； 硅氧之间形成四个单键比形成两个双键更稳定，因此 硅氧单键中的氧还剩余一个价键与另外一个硅原子结 合，形成无限的聚合状态。
σ
Π4
3
2个 2个
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22
（2） NO NO 为无色气体，在水中溶解度 很小。 NO 双原子分子的分子轨道式为
KK (2s)2 (2s)2 ( 2px )2 ( 2 p y )2 ( 2p z )2 ( 2 p y )1
KK (2s)2 (2s)2 ( 2px )2 ( 2 p y )2 ( 2p z )2 ( 2 p y )1
子，分别形成两个
4 3
。
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52
和 NO2、N2O4 有关的反应有， 2 NO2 —— N2O4
N2O4 + H2O —— HNO3 + HNO2 2 NO2 + 2 OH－ —— NO3 － + NO2 － + H2O
2 HNO2 —— NO + NO2 + H2O
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53
（5） N2O5 47℃ 以上，N2O5 为气体。
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25
（3） N2O3
N2O3 是 HNO2 的酸酐，273 K 时 N2O3 为蓝色液体。
等物质的量的 NO 和 NO2 在低 温下反应生成 N2O3
NO + NO2 —— N2O3
N2O3 的键联关系为
两个 N 原子之间直接成键。
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27
N－N 键长 186 pm，比联氨中 N－N 单键的 147 pm 还长。
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58
端基氧与 N 之间的键长为 119 pm， 桥基氧与 N 之间的键长为 150 pm。可知 桥基氧没有参与大 键的形成。
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59
常温下 N2O5 为白色固体， 属于离子晶体。
由离子键结合而成 [ NO2+ ] [ NO3－ ]
N2O5 是 HNO3 的酸酐。
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62
为什么碳氧键和硅氧键的键能会有差别？
哪些因素影响键能的大小？
1、原子半径（原子性质）或键长（键性质）：原子半径越大，
键能越小；
2、成键原子轨道的种类：p轨道形成的单键较s轨道形成的单
键强；
3、孤对电子的排斥作用：由于孤对电子间排斥力的存在将使
键的强度降低；
4、原子间用于成键的电子数目：电子越多，间的强度越大。
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11
N1 N2 N3
于是在 pz 方向 N 1 有 1 个电子
N 2 有 2 个电子 N 3 有 1 个电子
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13
在 N 1，N 2，N 3 之间
成大
键
4 3
。
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14
请模仿叠氮酸分子对叠氮酸根 负离子加以具体的说明。
叠氮酸根负离子成键的图示
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N 和 O 之间有三个键
键 键 3 电子 键
1个 1个
1个
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KK (2s)2 (2s)2 ( 2px )2 ( 2 p y )2 ( 2p z )2 ( 2 p y )1 可见 N 和 O 之间键级为 2.5 。 NO 与 O2 的反应进行得很快 2 NO + O2 —— 2 NO2
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64
还有哪些类似的问题？
1.P4O6和N2O3的稳定存在问题。 2.N2和P4存在状态的差别。 3.O2和S6之间的差别。 4.C和Si可以有相似的结构。
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65
39
有单电子的杂化轨道和两个 氧原子各成一个σ键。
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40
pz 轨道有一个单电子。
每个 O 中各有一个 pz 电子，所
以在
ONO
之间形成大
键
3 3
。
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41
也有人认为 N 原子采取 sp2 等性杂化。
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42
有单电子的杂化轨道和两个 氧原子各成一个σ键。
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