分子结构 PPT课件
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无机化学课件第七章分子结构
杂化轨道类型 sp sp2 sp3 不等性sp3
参加杂化的轨道 s+p s+(2)p s+(3)p s+(3)p
杂化轨道数 2 3 4
4
成键轨道夹角 180 120 10928' 90 109 28'
分子空间构型
实例 中心原子
直线形 三角形 四面体
BeCl 2 BF3 CH 4
HgCl 2 BCl 3 SiCl 4
②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价 电子, 氧与硫不提供价电子；
③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
例：VP( SO
2 4
)
=
1 (6+4×0+2)=4 2
2. 确定电子对的空间构型： 电子对数 电子对的排布
VP=2 直线形 VP=3 平面三角形 VP=4 正四面体 VP=5 三角双锥 VP=6 正八面体
VP= 2 (6+6)=6
八面体
②LP≠0 ：分子的空间构型不同于电子对的 空间构型。
电子 孤对电 电子对的 分子的空
例
对 子对 空间构型 间构型
3 1 平面三角形 V形
SnCl2
4 1 四面体
三角锥
NH3
2 四面体
V形
H2O
6 1 八面体
四方锥
IF5
2 八面体
平面正方形 XeF4
VP = 5，电子对空间构型为三角双锥，
处理分子轨道的方法
首先弄清分子轨道的数目和能级; 再由原子算出 可用来填充这些轨道的电子数; 最后, 按一定规则将 电子填入分子轨道, 像写原子的电子组态那样写出分 子的电子组态。
电子填入分子轨道时服从以下规则：
分子结构4 PPT课件
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
二、氢键的形成
如 HF分子之间的氢键，F － H ····F － H 又如水分子之间的氢键
氢键的形成有两个条件： 有与电负性大且半径小的原子 ( F，O， N ) 相连的H ； 在附近有电负性大，半径 小的原子 ( F，O，N ) 。
第四节 分子间作用力和氢键
5、为什么常温下Cl2是气体，Br2是液体，I2是固体？
第四节 分子间作用力和氢键
F－H···F E/kJ ·mol-1 28.0
O－H···O 18.8
N－H···N 5.4
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构 氢键有分子间氢键和分子内氢键
H OO
N O
分子间氢键
OH
N
O
O
分子内氢键
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
四、氢键对化合物性质的影响 1、对分子熔沸点的影响
取向力 诱导力 色散力
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
一、取向力
两个永久偶极间存在的同极相斥、异极相吸的定向作用
+
+_ +_
+_
_
分子离得较远
取向
取向力只存在于极性分子之间。
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
二、诱导力
由于诱导偶极－永久偶极之间相互作用所产生的。
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构 3、永久偶极------极性分子本身所固有的
极性分子放入电场中
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
7-4-2 分子间作用力
第七章 化学键与分子结构
二、氢键的形成
如 HF分子之间的氢键，F － H ····F － H 又如水分子之间的氢键
氢键的形成有两个条件： 有与电负性大且半径小的原子 ( F，O， N ) 相连的H ； 在附近有电负性大，半径 小的原子 ( F，O，N ) 。
第四节 分子间作用力和氢键
5、为什么常温下Cl2是气体，Br2是液体，I2是固体？
第四节 分子间作用力和氢键
F－H···F E/kJ ·mol-1 28.0
O－H···O 18.8
N－H···N 5.4
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构 氢键有分子间氢键和分子内氢键
H OO
N O
分子间氢键
OH
N
O
O
分子内氢键
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
四、氢键对化合物性质的影响 1、对分子熔沸点的影响
取向力 诱导力 色散力
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
一、取向力
两个永久偶极间存在的同极相斥、异极相吸的定向作用
+
+_ +_
+_
_
分子离得较远
取向
取向力只存在于极性分子之间。
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
二、诱导力
由于诱导偶极－永久偶极之间相互作用所产生的。
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构 3、永久偶极------极性分子本身所固有的
极性分子放入电场中
第四节 分子间作用力和氢键
第七章 化学键与分子结构
7-4-2 分子间作用力
分子结构课件
分子内氢键的存在使物质的溶沸点降低，也常 使溶解度降低。
分子间作用力 氢键
HF、HCl、HBr、HI
从范德华力考虑, 结构相似，相对分子量越大, 范德华力越大， b.p. 越高, 故 b. P. 为 HI > HBr > HCl, 但由于 HF 分子间有氢键，故 HF 的b.p. 在这 里最高, 破坏了从左到右 b.p. 升高的规律。
X,Y——电负性很大、半径很小的原子， 最常见的有F、O、N。(X、Y可以相同）
HF ： F 的电负性相当大, 电子对偏向 F, 而 H 几乎成了质
子,，可以把另一分子中的F原子吸引到它的附近。
氢键的种类
分子间作用力 氢键
分子间氢键：一个分子的X——H键与另一个分子的原子Y相结 合而形成的氢键。
H2O 和 HF 的分子间氢键很强, 以致于分子发生 缔合, 以(H2O)2、 (H2O)3、(HF)2、(HF)3 形式存在, 而 (H2O)2 排列最紧密, 4℃时, (H2O)2 比例最大, 故 4℃ 时水的密度最大。
分子间作用力之一 —— 范德华力
理想气体是假设分子没有体积也没有任何作用力为 基础确立的概念，当气体密度很小(体积很大、压力很 小)、温度不低时，实际气体的行为相当于理想气体。
事实上，实际气体分子有相互作用力。这种分子 间的作用力就被称为范德华力。
范德华力的特点
1.普遍地存在于固、液、气态任何微粒之间。力的 作用很小，微粒相离稍远，就可忽略；
2.没有方向性和饱和性，不受微粒之间的方向与个 数的限制；
3.分子结构相似时，相对分子质量越大，范德华力 越大； 分子的极性越大，范德华力越大。
范德华力的大小与物质的熔点、沸点等 物理性质有密切联系.。
分子的空间构型(课件PPT)
sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是120°，分子的几何构型
为平面正三角形。
BF3分子形成
2s
2p
激发 2s
2p
正三角形
B的基态
激发态
F
B
120°
F
F
sp2 杂化态
碳的sp2杂化轨道
sp2 杂 化 ： 三 个 夹 角 为 120° 的 平 面 三 角 形 杂 化轨道。
等性sp 杂化
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨 道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
4、教学必须从学习者已有的经验开始。——杜威 5、构成我们学习最大障碍的是已知的东西，而不是未知的东西。——贝尔纳 6、学习要注意到细处，不是粗枝大叶的，这样可以逐步学习摸索，找到客观规律。——徐特立 7、学习文学而懒于记诵是不成的，特别是诗。一个高中文科的学生，与其囫囵吞枣或走马观花地读十部诗集，不如仔仔细细地背诵三百首诗。——朱自清 8、一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。——列宁 9、学习和研究好比爬梯子，要一步一步地往上爬，企图一脚跨上四五步，平地登天，那就必须会摔跤了。——华罗庚 10、儿童的心灵是敏感的，它是为着接受一切好的东西而敞开的。如果教师诱导儿童学习好榜样，鼓励仿效一切好的行为，那末，儿童身上的所有缺点就会没有痛苦和创伤地不觉得难受地逐渐消失。——苏霍姆林斯基
BeCl2分子形成
2p 2s
2p 2s
激发
直线形 杂化
Be基态
Cl
180
Be Cl
激发态
键合
sp杂化态 直线形
化合态
碳的sp杂化轨道
sp 杂 化 ： 夹 角 为 180° 的直线形杂化轨道。
为平面正三角形。
BF3分子形成
2s
2p
激发 2s
2p
正三角形
B的基态
激发态
F
B
120°
F
F
sp2 杂化态
碳的sp2杂化轨道
sp2 杂 化 ： 三 个 夹 角 为 120° 的 平 面 三 角 形 杂 化轨道。
等性sp 杂化
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨 道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
4、教学必须从学习者已有的经验开始。——杜威 5、构成我们学习最大障碍的是已知的东西，而不是未知的东西。——贝尔纳 6、学习要注意到细处，不是粗枝大叶的，这样可以逐步学习摸索，找到客观规律。——徐特立 7、学习文学而懒于记诵是不成的，特别是诗。一个高中文科的学生，与其囫囵吞枣或走马观花地读十部诗集，不如仔仔细细地背诵三百首诗。——朱自清 8、一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。——列宁 9、学习和研究好比爬梯子，要一步一步地往上爬，企图一脚跨上四五步，平地登天，那就必须会摔跤了。——华罗庚 10、儿童的心灵是敏感的，它是为着接受一切好的东西而敞开的。如果教师诱导儿童学习好榜样，鼓励仿效一切好的行为，那末，儿童身上的所有缺点就会没有痛苦和创伤地不觉得难受地逐渐消失。——苏霍姆林斯基
BeCl2分子形成
2p 2s
2p 2s
激发
直线形 杂化
Be基态
Cl
180
Be Cl
激发态
键合
sp杂化态 直线形
化合态
碳的sp杂化轨道
sp 杂 化 ： 夹 角 为 180° 的直线形杂化轨道。
《分子立体结构》课件
3
动力学与热力学关系
动力学参数可以推算热力学参数，反之亦然。
THANKS
感谢观看
生物大分子研究
分子光谱技术可以用于研究生物大 分子的结构和功能，对于药物研发 和生命科学等领域的发展具有推动 作用。
05
CATALOGUE
分子的电子结构与性质
分子轨道理论
分子轨道理论的基本概念
分子轨道理论是一种描述分子中电子行为的量子力学理论。它认为分子中的电子是在一系列的分子轨道上运动，这些 轨道是分子所有电子的能量状态。
在特定的方向上进行排列。因此，不同的取代基排列方式会导致分子具
有不同的立体结构。
对映异构
对映异构
由于手性碳原子的存在，使得分子具有手性，从而产生对映异构体。
总结词
对映异构是由于手性碳原子的存在，导致分子具有手性，从而产生对映异构体。
详细描述
在分子中，如果存在手性碳原子，则该分子具有手性。手性碳原子是指连接了四个不同基 团的碳原子。由于手性碳原子的存在，使得分子可以存在两种不同的立体结构，即对映异 构体。
共价键合特点
具有方向性和饱和性，能 够形成稳定的分子结构。
共价键合类型
包括单键、双键和三键等 类型，不同类型的共价键 合具有不同的性质和稳定 性。
分子几何构型
分子几何构型定义
分子中原子或基团的空间排列方式。
分子几何构型分类
包括直线型、平面三角形、四面体等类型，不同类型的分子几何构 型具有不同的性质和稳定性。
构象异构
要点一
构象异构
由于单键的旋转，使得分子中的原子 或基团在空间上产生不同的排列方式 ，从而产生不同的立体结构。
要点二
总结词
构象异构是由于单键的旋转，导致分 子中的原子或基团在空间上产生不同 的排列方式，从而产生不同的立体结 构。
《分子结构》课件
氯化铁等。
生物分子
如蛋白质、核酸、糖类 等，具有复杂的空间结
构和功能。
02
共价分子结构
共价键的形成与类型
共价键的形成
原子间通过共享电子来形成共价 键，这些共享电子对构成了分子 中的共价键。
共价键的类型
根据电子云的偏移程度，共价键 可以分为非极性键、极性键和配 位键等类型。
分子轨道理论
分子轨道理论的基本概念
距离无关。
氢键
定义
氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由一个氢原子与另一个原子的电负性较强的原子（ 如氧、氮等）之间的相互作用。
形成条件
氢键的形成需要满足一定的条件，即氢原子与电负性较强的原子之间的距离要适中，一般 在200pm左右。同时，还需要考虑分子的几何构型和电子云的分布等因素。
特点
氢键是一种较强的分子间作用力，其作用力大小仅次于化学键。氢键的形成会影响分子的 性质，如熔点、沸点、溶解度等。在生物体系中，氢键的形成对于维持生物大分子的结构 和功能具有重要意义。
05
分子的振动与转动
分子的振动
分子振动是指分子中的原子或分子的运动，这种运动可以以不同的方式 进行，包括伸缩振动和弯曲振动等。
伸缩振动是指原子或分子的键长发生变化，导致分子整体形状发生变化 。弯曲振动则是指原子或分子的键角发生变化，导致分子整体形状发生
变化。
分子的振动频率和能量与分子内部的结构有关，因此通过研究分子的振 动可以了解分子的内部结构和性质。
共价分子的对称性和稳定性
分子的对称性和稳定性与其几何形状密切相关，某些形状的分子具有更高的稳定 性。
共价分子的极性
共价分子的极性定义
共价分子的极性是指分子中正负电荷中心不重合的现象，这 种现象会导致分子具有电偶极矩。
生物分子
如蛋白质、核酸、糖类 等，具有复杂的空间结
构和功能。
02
共价分子结构
共价键的形成与类型
共价键的形成
原子间通过共享电子来形成共价 键，这些共享电子对构成了分子 中的共价键。
共价键的类型
根据电子云的偏移程度，共价键 可以分为非极性键、极性键和配 位键等类型。
分子轨道理论
分子轨道理论的基本概念
距离无关。
氢键
定义
氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由一个氢原子与另一个原子的电负性较强的原子（ 如氧、氮等）之间的相互作用。
形成条件
氢键的形成需要满足一定的条件，即氢原子与电负性较强的原子之间的距离要适中，一般 在200pm左右。同时，还需要考虑分子的几何构型和电子云的分布等因素。
特点
氢键是一种较强的分子间作用力，其作用力大小仅次于化学键。氢键的形成会影响分子的 性质，如熔点、沸点、溶解度等。在生物体系中，氢键的形成对于维持生物大分子的结构 和功能具有重要意义。
05
分子的振动与转动
分子的振动
分子振动是指分子中的原子或分子的运动，这种运动可以以不同的方式 进行，包括伸缩振动和弯曲振动等。
伸缩振动是指原子或分子的键长发生变化，导致分子整体形状发生变化 。弯曲振动则是指原子或分子的键角发生变化，导致分子整体形状发生
变化。
分子的振动频率和能量与分子内部的结构有关，因此通过研究分子的振 动可以了解分子的内部结构和性质。
共价分子的对称性和稳定性
分子的对称性和稳定性与其几何形状密切相关，某些形状的分子具有更高的稳定 性。
共价分子的极性
共价分子的极性定义
共价分子的极性是指分子中正负电荷中心不重合的现象，这 种现象会导致分子具有电偶极矩。
分子结构-课件_
•• ••
O O • •
•
•
•••
O O •
•
•
•
•••
O O • • • • •
• ••• •
3.有些物种的合理结构能写出不止一个. 例如对 NO3- 离子而言，可以写 出能 量相同的三个式子（但3个式子都不代表NO3-离子的实际结构 ，此时鲍林的 共振论此时应运而生 .
OO
N
O
O
O
为了解释分子或离子的立体结构,泡（L.Pauling） 以量子力学为基础提出了新的化学键理论——杂化 轨道理论。
假设
理论
一、杂化轨道理论要点
1. 在形成分子时，由于原子间的相互影响，中心原子能量相近 但类型不同的原子轨道混合起来，形成一组新的能量相同 （或相近）的轨道，这个过程称杂化，所形成的新轨道称杂 化轨道。
例:ClF3属AX3E2=AY5,试预测其分子几何构型。
I型
II 型 III 型
方向角 90度
l-l l-b b-b
作用对数目
筛选结果
(I)
(II) (III)
0
1
0 (I)(III)
6 不再考虑 4
(III)
不再考虑
例:SF4属AX4E1=AY5,其VSEPR理想模型为三角 双锥体，排除孤对电子的分子立体结构由于孤对 电子的位置不同有两种可能的模型:哪一种结构更 合理呢？
序(ii)(ii. t-t>t-d>d-d>d-s>s-s),分子立体模型应为:
∠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。
4-分子结构-化学原理 PPT课件
共价键类型
Multiple Bonds
double bonds triple bonds
配位健（Coordination covalent bond）
CO
2019/10/17 26
键参数 (Bond Parameters)
键长(bond length) 键角(bond angle) 键能(bond energy)
O HH
S HH
2019/10/17 17
6.2 Covalent Bonding
价键理论
Valence bond theory (VB)
杂化轨道理论 Hybrid orbital theory
2019/10/17 18
离子键 （ionic bond）
Walther Kossel 1916
2019/10/17 19
1s
x
1s
3px
(a)
x 3px
(b)
x 3px
(c) 2019/10/17 24
共价键类型 σ键
s-s s-px px-px
π键
py-py pz-pz
x
x
轨道的重叠部分沿键轴呈圆 柱形对称分布
键轴（internuclear axis）
轨道的重叠部分垂直于键 轴并呈镜面反对称分布
2019/10/17 25
键的极性
(Polarity of bond)
电负性
分子的空间构型
极性共价键
(Polar covalent bond)
非极性共价键
(nonpolar covalent bond)
2019/10/17 27
e- poor e- rich
d+ d-
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0.0 D(-458)
++
-+
R0(74)
R (pm)
基态
排斥态
❖ 自旋相反的氢原子相互靠近：原子轨道重叠，两核间电子云密度
增大，体系能量降低，形成稳定的化学键（基态）
❖ 自旋平行的氢原子相互靠近：两核间电子云密度稀疏，体系能量 升高，不发生原子轨道重叠，无法成键（排斥态）
H2分子的形成过程：
由H2 分子的形成总结出共价键形成过程中的现象
（5）9-17电子型构：最外层有9~17个电子，电子构型为
ns2np6nd1~9，如
等。
三、晶格能
1、晶格能及玻恩—哈伯循环
定义：相互远离的气态正离子和气态负离子结合 成离子晶体时所释放出的能量。
注意：物态和能量及参考体系； 各过程的定义及在循环中的方向； 状态函数性质的应用。
玻恩—哈伯循环
7.2 共价键(Valence bond )
一、离子键理论的基本要点 二、决定离子型化合物性质的因素 三、晶格能
一、离子键理论的基本要点
离子键：正、 负离子之间静电引力作用而形成的化学 键称为离子键
-ne-
nNa(3s1)
+ne-
nCl(3s23p5)
Na＋(2s22p6)
静电引力
Cl- (3s23p6)
nNaCl
以离子键结合的化合物都是以离子晶体的形式存在， 所以NaCl、KCl均为化学式。
r(F) r(F) r(Fe3) r(Fe2) r(Fe)
（2）同一周期电子层结构相同的正离子的半径，随离子
电荷增加而减小；而负离子的半径随离子电荷增加而增大。
例如：
r(Na+ )>r(Mg+ )>r(Al3+ ) r(F )<r(O2)
（3）同一主族元素的电荷相同的离子的半径， 随电子层数增加而增大。例如:
一、价键理论的形成和本质 二、共价键的特性 三、共价键的类型
7.2.1、价键理论
1、经典共价学说 (1916年，Lewis提出）
共价键：由共用电子对形成的化学键 （分子中的原
子通过共用电子对使每一个原子达到稳定的稀有气体
电子结构）
••
•• Cl ••
•
+
•
•• Cl ••
••
••
••
•• Cl
••
+ - + 负重叠(无效重叠)
+
+
零重叠(无效重叠)
-
3.共价键的类型
1、按原子轨道重叠方式分： σ和π键
σ键 ❖ 沿着键轴方向重叠 （“头碰头”重叠） ❖ 轨道重叠程度大，键较稳定
键 ❖ 沿着键轴垂直方向重叠 （“肩碰肩” 重叠） ❖ 轨道重叠程度小于 键，
键稳定性小于 键
2Np2x分-2子px,的2结py构-2：py , 2pz- 2pz 三重键
3、价键理论的要点
（1）自旋方式相反的未成对电子配对形成共价键。 （2）单电子数＝价键数，这是共价键的饱和性。 （3）成键的原子轨道重叠越多，两核间电子出现 的概率密度就越大，形成的共价键就越牢固。这 就是原子轨道最大重叠原理（方向性）。
7.2.2共价键的特性
1.饱和性：一个原子含有几个未成对电子就只能 与几个自旋相反的电子配对成键
离子键的特征：
❖ 没有方向性：正负离子可近似地看成一个弥漫着电 子云的圆球体，电荷分布球形对称，离子能从任何方 向吸引带相反电荷的离子 ❖ 没有饱和性：只要空间许可，一个离子周围可同时 和几个电荷相反的离子相互吸引 ❖ 离子键的离子性大小取决于电负性差值大小
电负性差值越大，电子的偏向越明显，相互作 用越强。
•• Cl ••
••
理论缺陷：
为什么两个互斥的电子能结合在一起
不能说明共价键形成的本质
2、价键理论 (1927年，海特勒－伦敦提出） （Valence Bond Theory，VB）
E
Heitler 和 London 用量子力学处
பைடு நூலகம்
(kJ)
理氢分子形成的过程中得到氢分子的
能量与核间距之间的关系曲线。
y z
y z
N
x
N
4.按电子对提供方式分正常共价键和配位共价键
正常共价键：共用电子对由成键原子双方各提供一个 配位共价键：共用电子对由一方原子提供
形成条件：成键原子一方有孤对电子；另一方有空轨道。 CO分子的结构： CO
C: 2s22px12py13pz O: 2s2 2px12py1 2pz2
3、离子的电子层构型
（1）2 电子构型：最外层电子构型1s2，如Li+，Be2+ 等。 （2）8 电子构型: 最外层电子构型ns2np6，如 Na+，Ca+， Al3+ 等。
（3）18 电子构型：最外层电子构型 ns2 np6nd10 ，如 Ag+ ， Zn2+ 等 。
（4）18＋2 电子构型：次外层有18 个电子，最外层有2 个 电子，电子构型为 (n-1) s2 (n-1) p 6(n-1) d10 ns2 ，如 Sn2+ , Pb2+ , Bi3+ 等。
例如 CsF：离子性： 92%，共价性：8%
NaCl 晶体示意图
二、决定离子型化合物性质的因素
1、离子半径
离子半径：根据离子晶体中正、负离子的核间距测出的，并 假定正、负离子的平衡核间距为阴、阳离子的半径之和。 离子半径具有规律：
（1）同一种元素的负离子半径大于原子半径而正离子半 径小于原子半径，且正电荷越多，半径越小。例如：
单电子数＝价键数
例：H·一个未成对电子， H2一个共价键 例：·O·····二个未成对电子， O2二个共价键 例：··N···三个未成对电子， NH3和N2三个共价键
2.方向性：轨道必须满足最大重叠——沿着原子轨 道最大重叠的方向重叠才能成键
重叠类型: 同符号部分重叠.
- + + 正重叠(有效重叠)
r(Li ) r(Na ) r(K) r(Rb) r(Cs) r(F ) r(Cl) r(Br) r(I)
一般说来，当离子所带电荷相同时，离子的半 径越小，正、负离子之间的吸引力就越大，相应化 合物的熔点也越高。
2、离子的电荷
当离子的半径相近时，离子的电荷越高，对带相反电荷 的离子的吸引力越强，离子键的强度就越大，形成的离 子型化合物的熔点也越高。
第七章分子结构
化学键：分子中直接相邻原子间强烈的相互作用 （离子键、共价键、金属键）
AB电负性差>1.7，离子化合物 AB电负性差<1.7，共价化合物 AB电负性差＝1.7，单键为离子化合物
HF例外，电负性差1.78，共价化合物
范德华力：分子间弱相互作用
分子空间构型：几何形状
7.1 离子键(Ionic bond)