2020年高中化学竞赛路易斯共价键理论
2020年高中化学竞赛辅导专题:分子结构和共价键理论讲义pdf
形成的共价键越多,则体系能量 越低,形成的分子越稳定。
因此,各原子中的未成对电子尽 可能多地形成共价键 。
例如,H2 中,可形成一个 共价键;
HCl 分子中,也形成一个 共价键。
N2 分子怎样呢 ?
N 价电子结构
2s2 2p3
每个 N 原子有三个单电子,形成 N2 分子时,N 原子与 N 原子之间形成三个 共价键。
V
0
-D ro
横坐标 纵坐标
r H 原子间的距离 体系的势能 V
V
0
-D ro
r
且以 r 时的势能值为 纵坐标的零点。
V
0
-D ro
r
从图中可以看出,r = r0 时, V 值最小。
V
0
-D ro
r
r = r0 时,V = -D (D > 0,- D < 0)
V
0
-D ro
又如 H + Cl
H Cl
也可以用 “—” 代表一对共用电子 或一个共价键。如
H HCHO H-C = O
NO+
[ N O ]+
Lewis 理论解释了 比较小的
元素的原子之间成键的事实。
但 Lewis 理论没有说明共价键的 实质,所以理论适应性不强。
在解释 BCl3,PCl 5 等分子的 成键时,遇到困难。
即使有第 3 个氯原子与 Cl2 接近, 也不能形成 Cl3 。
氮原子最外层有 3 个未成对电 子,两个氮原子可以共用 3 对电子 以共价叁键结合成分子 N2。
1 个氮原子也可以与 3 个氢原 子别共用一对电子结合成 NH3,形 成 3 个共价单键。
高中化学竞赛课程 无机化学第二章 分子组成与结构
例
写出K+、 Ag+ 、Fe3+、 Be2+ 和Pb2+ 的电子构型
并判断离子构型。
离子 离子的核外电子 离子的最外层 离子构型
排布
电子排布
K+
[Ar]4s0
3s23p6
8
Ag+
[Kr]4d10
4s24p64d10
18
Fe3+
[Ar]3d5
3s23p63d5
9-17
Be2+
1s2
1s2
2
Pb2+ [Xe]4f145d106s2 5s25p65d106s2
例:NH3 (g) = NH2 (g) + H (g) D1 = 427kJ·mol -1
NH2 (g) = NH (g) + H (g) D2 = 375kJ·mol -1
NH (g) = NH (g) + H (g) D3 = 356kJ·mol -1
EN-H = 1/3(D1+D2+D3)
= 1158/3=386 kJ·mol -1
(次外层 +最外层)
18+2
(4) 离子半径 离子半径无法单独测定
正负离子核间距离r0 (r0 = r+ + r- ) 如以r(O2-) = 126 pm; r(F-) = 119 pm 为基准
可求得 r+
离子半径变化规律:
(1)同周期:负离子> 正离子 Na+ (98 pm) < F– (133pm)
原子中参与化学成键的外层电子称为价电子。一般 用点代表价电子,用短线代表原子之间的共享电子 对,如此表达的电子结构称为Lewis结构。
化学竞赛专题讲座二:共价粒子的空间构型(分子结构)模板
化学竞赛专题讲座二、共价粒子的空间构型(分子结构)Lewis 结构 共振论 价层电子互斥模型(VSEPR ) 等电体原理 杂化轨道一、Lewis 结构 共振论1.令共价粒子中所有原子价层电子数为8(H 为2)时的电子总数为n 0,实际各原子价层电子数之和(加阴离子的电荷数、减阳离子的电荷数)为n v ,则:共价键数==(n 0—n v )/2 其中n 0—n v == n s 共用电子数2.依上述要求写出各种Lewis 结构式(以点线式表示),并用形式电荷Q F 对其稳定性进行判断:Q F == n v —n r (孤对电子数)—n s== 某原子所形成的价键数—该原子的单电子数(碳C 为4)8—该原子价电子数a.各原子的Q F 为零的结构最稳定;b.若相邻原子的Q F ≠0时,通常是 ①Q F 要小;②非金属性强(电负性大)的原子Q F <0,另一原子Q F >0为稳定结构; ③相邻原子的Q F 为同号则不稳定,但N 2O 4例外。
(二)共振论个相对合理的Lewis 结构式表示,在不改变原子的相对位置时,变换价键表示形式,用Lewis 式的“混合”(三)键级【1】 N 2F 2有三种异构体(已合成了2种)、N 4H 4(H 化学环境完全相同),写出它们的Lewis 式并讨论其稳定性。
N 2F 2 :N 4H 4:因为:n 0 = 6³8 = 48 , n v = 3 ³6 + 2³5 + 7—1 == 34 所以:共价键数==(n 0—n v )/2 ==(48—34)/2 = 7较稳定 最稳定(S=N 键的键长最短)对原子为8电子构型的粒子的简捷判定式各共振体中指定价键的总数键级== N=N N=N N=N N=N N=NCl +S —S N N S⊕+2Cl +S —S N N S⊕+2Cl +S —S N N S⊕ ⊕ Cl +S —S N NS⊕⊕ O O N —N O O ⊕ ⊕ H HN—N H H0 0 中N —N 键的键长> 中的N —N 键键长。
高中化学竞赛,大学化学自招,《共价键与分子结构》专题训练
高中化学奥林匹克竞赛辅导《共价键与分子结构》专题训练知识总结1.共价键理论:(1)路易斯(Lewis)共价键理论:路易斯共价键理论在价键理论的发展史上起到了继往开来的作用,但存在诸多不足,如不能解释共价键的本质和特性、八隅体的例外情况(如BF3)、氧气分子的顺磁性等问题。
(2)价键理论:简称VB法,又称电子配对法。
价键理论说明了共价键的本质、特征和类型,解单电子,根据价键理论只能形成两个C-H键,但CH4能形成4个C-H键,且4个C-H键完全等同,甲烷分子构型为正四面体,这些都是价键理论无法解释的。
(3)杂化轨道理论:元素原子形成分子时由于原子之间存在相互影响,使若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来,重新组合成一组新的轨道的过程叫杂化,所形成的新轨道叫做杂化轨道。
为等性杂化与不等性杂化。
杂化轨道理论的提出解释了甲烷、水分子等的立体构型,但在不知道立体构型的情况下,杂化轨道理论并不能判断分子或离子中心原子的杂化类型,也不能预测分子或离子的立体构型。
(4)价层电子对互斥理论(Valence Shell Electron Pair Repulsion,VSEPR):运用该理论可以对分子或离子的立体构型进行预测。
价层电子对互斥理论的中心思想是在共价分子或离子中,中心原子周围的价层电子对尽可能采用使其本身受到静电排斥力最小的几何构型。
NH3分子的中心原子N周围有3对N-H成键电子对和1对孤对电子,即价层电子对总数为4;CH4分子中心原子C周围4对成键电子对,无孤对电子,价层电子对数也为4。
2.应用价层电子对互斥理论预测AX m型的共价分子或离子的立体构型:(1)先计算中心原子周围的价层电子对数n:n=(中心原子价电子数+外围原子提供的价电子数±离子电荷)/2在计算价层电子对数时需要注意的是:a.氧族元素(如O、S等)做外围原子时不提供电子,作为中心原子时提供6个电子。
b.计算阴离子中心原子的价层电子对时要加上阴离子的带电量,计算阳离子中心原子的价层电子对计算时要减去阳离子的带电量。
高中化学竞赛中的化学键与分子结构
(18e )
I3 XeF4
IF5
分子结构中值得注意的问题:等电子原理 指两个或两个以上的分子或离子,它们的原子数目相同,电子
数目也相同,常具有相似的电子结构,相似的几何构型,而且有时 在性质上也有许多相似之处.
例如:
Molecular CO N2 E/kJ•mol-1 1071. 9 941.7 μ/10-30A•cm 0. 40 0
N
102o F H F
N
107 o18' H
Cl
H
想一想:H2O、NH3、CH4的键角变化原因。
BeH2 CO2 C2H2 N3- SCN-(16e-) BF3 BCl3 CO32NO3- (24e-) NF3 NH3 SO32ClO3(26e-)
ClF3 BrF3
H2S、H2O
O3 SO2 NO2-
中心原子 Xe 的价电子数为 8,F 原子的未成对电子数为 1. 可以
算得中心原子价电子对的总数和孤对数分别为: (价层电子对总数) = 4+(8-4)/2 = 6 (孤电子对的数目) = (8-4)/2 = 2 中心原子价层有 6 对电子. 理想排布 方式为正八面体, 但考虑到其中包括 两个孤对, 所以分子的实际几何形状 为平面四方形, 相当于AB4E2 型分子.
解决了这些问题才能揭示成键本质
2.6.1 共价作用力的本质和共价键的特点
(1)价键理论(valence bond theory)基本观点
H2分子的形成
显然,上面的图形反映出两原子间通过共用电子对相连形成分 子,是基于电子定域于两原子之间,形成了一个密度相对大的电子 云(负电性),这就是价键理论的基础. 因此,共价键的形成条件为: ◆ 键合双方各提供自旋方向 相反的未成对电子 ◆ 键合双方原子轨道应尽可能最大程度地重叠 ◆ 能量最低原理
高一化学竞赛辅导《共价键与分子结构》
高一化学竞赛辅导《共价键与分子结构》共价键与分子结构共价键理论1、共价键的成键原理价键的形成可以看作是原子轨道重叠或电子配对的结果。
两个原子如果都有未成键的电子,并且自旋方向相反,就能配对,也就是原子轨道可重叠形成共价键。
重叠部分越大,所形成的共价键就越牢固。
(键长越短,键能越大)由一对电子形成的共价键叫做单键,如果原子各有二个或三个未成键的电子,构成的共价键则是双键或叁键。
这一理论最早是由路易斯(1916年,G.C.Lewis,美国化学家),所以我们通常所说电子式又称为路易斯结构式。
在路易斯结构式中,线段的意义,如前所述,代表共用电子对,仍称“单键”、“双键”和“叁键”(代表1,2,3对共用电子对)。
成对的小黑点则代表未用来形成化学键的“价层电子对”,叫做“孤对电子对”(有时分子里有单个的非共用电子,如NO2)。
对于无机物,写路易所结构式就要困难得多。
但大多数情况下,“八偶律”仍是起作用的。
从上面已经写出的路易斯结构式里我们很容易发现这一点。
但有时八偶律不起作用。
主要有两种例外。
①缺电子结构——价电子,包括形成共价键的共用电子对之内,少于8电子的,称为缺电子结构。
例如,第3主族的硼和铝,中性原子只有3个价电子,若一个硼原子和其它原予形成3个共用电子对,也只有6个电子,这就是缺电子结构。
典型的例子有BCl3、AlCl3(这些化学式是分子式,即代表一个分子的结构)。
缺电子结构的分子有接受其它原子的孤对电予形成配价键的能力。
例如:BCl3+:NH3=Cl3B←NH3②多电子结构例如,PCl5里的磷呈5价,氯呈1价。
中性磷原予的价电子数为5。
在PCl5磷原子的周围的电子数为10,超过8。
这种例外只有第3周期或更高周期的元素的原子才有可能出现。
2、共价键的特性①饱和性。
当原子的未成键的一个电子与某原子的一个电子配对之后,就不能再和第三个电子配对了,这就是共价键的饱和性。
②方向性。
成键时,两个电子的原子轨道发生重叠,重叠部分的大小决定共价键的牢固程度。
2020高中化学竞赛(入门篇)-基础有机化学-第01、02章 绪论、有机化合物命名(共66张PPT)
7
CH3
CH3
CH3 CH3
2,6,8-三甲基癸烷
如处于对称位置,优先考虑较简单的取代基。 1 2 34 C5H3CH62CHC7H2CHCH2CH3 3-甲基-5-乙基庚烷
CH3 CH2CH3
1 23 456 6 54 321
CH3CHCH2CHCHCH3
CH3 H3C CH3
CH3
甲苯
CH(CH3)2
CH3 CH3
异丙苯
邻二甲苯 o-二甲苯 1,2-二甲苯
CH3
CH3
CH3
间二甲苯 m-二甲苯 1,3-二甲苯
CH3
对二甲苯 p-二甲苯 1,4-二甲苯
CH3 CH3
CH3
1,2,3-三甲苯 连三甲苯
CH3 CH3
CH3
CH3
1,2,4-三甲苯 偏三甲苯
H3C
CH3
1,3,5-三甲苯 均三甲苯
命名规则:
(1)选主链:选择最长的碳链作主链,按主链的碳 原子数命名为“某烷”。
(2)编号:从靠近支链(取代基)的一端对主链进行 编号,根据支链所连碳原子的编号表示支链的位次。
65 4 3 2
CH3CH2CH2CHCH2CH3 CH3
1
3-甲基己烷
(3)命名:将支链的位次、个数、名称写在主体 名称的前面,中间用短线隔开。
654
CH3
CH3CH2CHCH2CHCH3
3 21
2-甲基-4-环己基己烷
H CH3
C2H5 H
反-1-甲基-4-乙基环己烷
C2H5 CH3 CH3
r-1,反-1,2-二甲基-反-4-乙基环己烷
桥环:共用两个或两个以上碳原子的多环烷烃
2020高中化学竞赛无机化学(修订版)08分子结构第一节离子键等(共85张)
HCl 键的离子性 = 0.18/1 × 100% = 18%
一些物质的分子偶极矩 (×1030 Cm)
分 H2 Cl2 N2 O2 CO2 CS2 CH4 SO2 H2O NH3 HF HCl HBr HI 子 式
0 0 0 0 0 0 0 5.33 6.17 4.9 6.37 3.57 2.67 1.40
(A) 电荷数: NaCl 、MgO (B) 离子半径:d = r + r+
r r+
• 可由实验求得离子半径 • 常用的离子半径数据: Pauling 表8-4 (p 168) 、附录12 (p 320)
离子半径的规律 (a) 负离子 > 正离子 :F (133 pm) > Na+ (98 pm)
磁矩为矢量, m
铁磁性、顺磁性、逆磁性物质: 1. 逆磁性物质: ① 分子中所有电子已配对,上述 磁矩互相抵销,净磁场为 0。 ② 在外磁场诱导下,产生“诱导 磁矩”,但方向与外磁场相反— 在外磁场中,部分磁力线被推开。
铁磁性、顺磁性、逆磁性物质
2. 顺磁性物质: ①有未成对电子,净磁场不为0,但较弱。 ②“诱导磁矩”与外磁场方向一致,外磁场
分子的(电)极性 分子的极性大小用“偶极矩”来衡量。
偶极矩 (Dipole moment, ) 是矢量。 = q d
d: 正、负电荷重心之间的距离 (m) q: 偶极上电荷量C (coulomb) 电子电荷 为 1.60×1019 C,d 常为1012 m ,
即pm级,故 常为1030 C•m数量级。
共价性 8 82.4 30
Note: 没有100%的离子键. 对于NaCl :
△X = X(Cl) X(Na) = 3.16 – 0.93 = 2.23
高中化学竞赛多原子分子分子轨道能级图ppt
2020年高中化学竞赛多原子分子分子 轨道能 级图27p pt
When two 1s-orbitals overlap in the same region of space in such a way that their wavefunctions have opposite signs, the wavefunctions interfere destructively and give rise to a region of diminished amplitude and a node between the two nuclei (blue line).
2020年高中化学竞赛多原子分子分子 轨道能 级图27p pt
2020年高中化学竞赛多原子分子分子 轨道能 级图27p pt
A molecular orbital energy-level diagram for the bonding and antibonding molecular orbitals that can be built from two sorbitals. Different signs of the s-orbitals (reflecting how they are combined together to form the molecular orbital) are depicted by the different shades of blue.
2020年高中化学竞赛多原子分子分子 轨道能 级图27p pt
2020年高中化学竞赛多原子分子分子 轨道能 级图27p pt
Two p-orbitals can overlap side by side to give bonding (below) and antibonding (above) orbitals. Note that the latter has a nodal plane between the two nuclei. Both orbitals have a nodal plane through the two nuclei and
高中化学竞赛第六讲《共价键》
第六讲 共价键理论一、经典共价键理论− Lewis Structure (八电子规则)1916年,美国化学家路易斯(G.N.Lewis )提出:分子中每个原子应具有稳定的稀有气体原子的电子层结构。
这种稳定结构通过原子间共用一对或若干对电子来实现。
这种分子中原子间通过共用电子对结合而成的化学键称为共价键。
1.基本思想:当n s 、n p 原子轨道充满电子,成为八电子构型,该电子构型稳定,所以在共价分子中,每个原子都希望成为八电子构型(H 原子为2电子构型)。
2.共价分子中成键数和孤电子对数的计算:计算步骤:a .令n o − 共价分子中,所有原子形成八电子构型(H 为2电子构型)所需要的电子总数b .令n v − 共价分子中,所有原子的价电子数总和阴离子的价电子总数:各原子的价电子数之和加负电荷数 阳离子的价电子总数:各原子的价电子数之和减正电荷数 c .令n s − 共价分子中,所有原子之间共用电子总数n s = n o - n v ,n s /2 = (n o - n v ) / 2 = 成键电子对数(成键数) d .令n l − 共价分子中,存在的孤电子数。
(或称未成键电子数) n l = n v - n s ,n l /2 = (n v - n s )/2 = 孤对电子对数例如:P 4S 3、HN 3、N +5、H 2CN 2(重氮甲烷)、NO -33.Lewis 结构式的书写 例如:P 4S 3HN 3HN N N H N N N HNNNN 5+,,,NN N NN NN N NN NN N NN NN N N NCH 2N 2(重氮甲烷) ,HCHNN HC HNN(有时,孤对电子省略不写。
)练习:下列各Lewis 结构式中,能正确表示出NO 3-离子的Lewis 结构式是A. NO O O B. NO O O C. NO O OD. NO OO当Lewis 结构式不只一种形式时,如何来判断这些Lewis 结构式的稳定性呢?4.Lewis 结构式稳定性的判据 −− 形式电荷Q F (1) Q F 的由来: 以CO 为例n o = 2 ⨯ 8 = 16 n v = 4 + 6 =10 n s / 2 = (16 - 10) / 2 = 3 n l / 2 = (10 - 6) / 2 = 2为了形成三对平等的共价键,可以看作O 原子上的一个价电子转移给C 原子,即: ,所以氧原子的Q F 为+1,碳原子的Q F 为-1。
安徽安徽高中化学竞赛无机化学无机5第五章 分子结构和共价键理论
第五章分子结构和共价键理论5. 0. 01 路易斯理论:路易斯理论认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势||,以求得自身的稳定||。
达到这种结构是通过共用电子对实现的||。
路易斯理论解释了电负性差D c比较小的元素的原子之间形成化学键的事实||。
5. 1. 01 氢气分子H2中化学键的本质:1927 年||,海特勒(Heitler)和伦敦(London)用量子力学处理氢气分子H2||,计算结果表明||,两个具有1s1电子构型的H 原子彼此靠近并保持一定距离时||,两个1s 电子以自旋相反的方式形成电子对||,使体系的能量降低||,低于两个H 原子单独存在时的能量||,这表明两个H 原子之间形成了化学键||。
从电子云的观点考虑||,可认为H 的1s电子云在两核间出现的概率大||,形成负电区||。
两核吸引核间负电区||,使两个H原子结合在一起||。
5. 1. 02 共价键的形成:若A||,B 两原子各有一个成单电子||,且两个电子所在的原子轨道能量相近且对称性相同||,当A||,B 相互接近时||,两电子可以自旋相反的方式结成电子对||。
于是体系能量降低||,即形成化学键||。
一对电子形成一个共价键||。
形成的共价键越多||,则体系能量越低||,形成的分子越稳定||。
因此||,各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键||。
5. 1. 03 共价配位键:考察CO 分子的成键情况:C原子的最高能级为2s2 2p2O原子的最高能级为2s2 2p4形成CO 分子时共用三对电子||,形成三个共价键||。
其中有一个共价键具有特殊性—— C 原子和O 原子各提供一个2p 轨道||,互相重叠||,但是电子是由O 原子独自提供的||。
这样的共价键称为共价配位键||,经常简称为配位键或配键||。
5. 1. 04 共价配位键形成的条件:共价配位键形成的条件是一个原子中有孤电子对||,而另一原子中有可与孤电子对所在轨道相互重叠的空轨道||。
2020高中化学路易斯共价键理论
Each Covalent Bond contains two electrons
Carbon has 4 valence electrons
H HCH
H methane
H HCH
H
HC
Ne Neon
Stable Octet required
Covalent Bonding – Atoms Share Electrons
NO2
Number of valence electrons = 17
ONO
ONO
ONO
Molecules and atoms which are neutral (contain no formal charge) and with an
unpaired electron are called Radicals
可以通过共用电子对形成分子,共价键,共价分子。 八隅体规则
Lewis Symbols
Represent the number of valence electrons as dots Valence number is the same as the Periodic Table Group Number
1. Odd Number of Electrons
NO
Number of valence electrons = 11
NO
NO
Resonace Arrows
Resonance occurs when more than one valid Lewis structure can be written for a particular molecule (i.e. rearrange electrons)
全国高中生化学竞赛试题1 共价键、共价分子几何构型(答案)
共价键、共价分子几何构型答案第1题(6分)1-1C 5H 4(2分)1-2C CCCCH H HH(只有一种可能结构,重键位置必须正确,而键角和立体结构则不要求)(4分)第2题(5分)2-1NCOHN CHOOO HH n(3分)2-2PHA 高分子键的共轭较差,加热容易发生键的旋转,是柔性骨架,所以PHA 具有热塑性,而PBO 高分子键的共轭程度高,加热不容易发生键的旋转,所以PBO 是热固性的。
(2分)(注:只要能对高分子骨架的键的性质能作正确的描述,均可得分)第3题(10分)3-1C 6F 5XeF 2+BF 4-(1分)3-2分子中有C -Xe 键(2分)(答:“分子中存在氙和有机基团”得1分)3-3XeF 4+C 6F 5BF 2C 6F 5XeF 2+BF 4-(1分)(注:用“→”代替“=”不扣分;离子加方括号得分相同;画出五氟代苯基结构不加分)。
3-45C 6F 5XeF 2+BF 4-+2I 24IF 5+5Xe +5C 6F 5BF 2(2分)(注:不配平不得分)3-5(4分)(注:4-5的答案需应用初赛基本要求规定的VSEPR 模型才能得出。
只要正确表述出四方锥体都得满分,表述形式不限。
)第4题(5分)4-1NH 3+HCl NH 4Cl (2分)(注:答其他非质子转移的任何“化合反应”得1分)。
4-2B CCl H(3分)参考图形:(注:硼上氢氯互换如参考图形仍按正确论,但上下的C 、B 分别连接H 和Cl ,不允许互换。
)第5题(15分)5-1NF 3(1分)4NH 3+3F 2NF 3+3NH 4F (1分)(共2分)5-2N -F 键的偶极方向与氮原子孤对电子的偶极方向相反,导致分子偶极矩很小,因此质子化能力远比氨质子化能力小。
画图说明也可,如:(1分)5-32NF3+2Hg N2F2+2HgF2(1分)trans cis(14+19)⨯2=66(每式1分,共3分)5-4D:[N N-F]+E:F:(每式1分)2N2F2+SnF4[N2F+]2[SnF6]2-(1分)[N2F+]2[SnF6]2-[N2F]+[SnF5]-+N2F2(1分)(共5分)5-5阳离子的化学式为NF4+(1分)NF3+F2+BF3NF4+BF4-(1分)NF4+水解反应首先得到HOF(否则写不出配平的NF4+水解反应):NF4++H2O NF3+HOF+H+定量生成NF3(1分)而反应2HOF2HF+O2和反应HOF+H2O HF+H2O2哪一反应为主与反应条件有关,但无论哪一反应为主却总是定量生成HF。
高中化学竞赛分子结构
●多电子结构: 为达到稳定结构,成键原子价电子数比八隅体多
如:POCl3的稳定结构中,P原子周围有10个价电子,多于8 ● 缺电子结构:
为达到稳定结构,成键原子价电子数比八隅体少 如:BF3的稳定结构中,B原子周围只有6个价电子,少于8
2.共价键
(1) 路易斯(Lewis)价键理论
化合物中的每一个原子都与它所键合的其它原子共用电子,
来完成价电子的八隅体 (氢为2)
原子最外层轨道上的电子为8个时,其化学性质最稳定, 称为八隅体。若不满8个时会与其他原子互相共享彼此电 子达到平衡稳定。因此能形成离子键或共价键。当两个电 负性相差较大的原子结合形成分子时,以离子键形成分子。 但两个电负性相等或相近的原子结合形成分子时,以共用 电子对形成八隅体,那么A和B原子都形成稳定的八电子 结构,这种原子间的作用力称为共价键。
鲍林 Linus Pouling
美国化学家。1901年2月28日出 生于一个药剂师家中。自幼对 父亲在药房配药发生兴趣。在 中学时代他就喜欢做化学实验。 由于化学成绩优秀,老师破格 让他做高一级的化学实验并参 加老师的研究工作。1922年 毕业于俄勒冈州立大学化工系, 加州理工学院攻读化学。 1925年获博士位,曾到欧洲 各国作访问学者。1927年回 到加州大学理工学院,1931 年升任教授。1969年任斯坦 福大学化学教授一职直到退休。 1974年任该校荣誉教授。
键能越=大(43 ,3.1 化+学39键7.5越+3 牢38 固.9)。/3 双=3 键89 的.8键kJ能m 比ol单-1 键的键 能大得多,但不等于单键键能的两倍。
高中化学竞赛辅导分子结构精品
一、路易斯结构式:
分子中还存在未用于形成共价键的非键合电子,又 称孤对电子。添加了孤对电子的结构式叫路易斯结 构式。如: H∶H 或 H—H ∶N≡N∶ ∶ O=C=O ∶ C2H2 (H—C≡C—H)
有些分子可以写出几个式子(都满足8电子结构), 如HOCN,可以写出如下三个式子:
2020/8/20
高中化学竞赛培优 分子结构
2、VB法基本要点
*自旋相反的未成对电子相互配对时,因其波函数符号相 同,此时系统的能量最低,可以形成稳定的共价键。
*若A﹑B两原子各有一未成对电子且自旋反平行,则互 相配对构成共价单键,如H—H单键。如果A、B两原 子各有两个或三个未成对电子,则在两个原子间可以 形成共价双键或共价三键。如N≡N分子以三键结合, 因为每个N原子有3个未成对的2p电子。
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高中化学竞赛培优 分子结构
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Lewis
1875年10月25日路易斯出生于 美国麻萨诸塞州的西牛顿市。 他从小聪明过人,在三岁时, 父母就开始在家里让他接受教 育 。 1893 年 进 入 著 名 的 哈 佛 大 学 学 习 , 1896 年 获 理 学 士 学位,以后在T.W.理查兹 指导下继续研究化学,于 1899 年 24 岁 时 获 哲 学 博 士 学 位。
*若原子A有能量合适的空轨道,原子B有孤电子对,原 子B的孤电子对所占据的原子轨道和原子A的空轨道能 有效地重叠,则原子B的孤电子对可以与原子A共享, 这样形成的共价键称为共价配键,以符号AB表示。
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1、共价键的形成
• A、B 两原子各有一个成单电子,当 A、 B 相互接近时,两电子以自旋相反的方式 结成电子对,即两个电子所在的原子轨道 能相互重叠,则体系能量降低,形成化学 键,亦即一对电子则形成一个共价键。
高中化学竞赛:化学键与分子结构讲义
ABm型分子m+n规则
m为中心原子周围B原子个数(可理解为成键电子对数)。 n=(中心原子价电子数-直接相连原子数×该原子达稳定 结构所需电子数)÷2(可理解为孤电子对数)。 特别注意:当算出的n值不是整数值时,有2种取值方法: ①n>3时,只取整数位(例如n=3.9只取n=3) ②n<3时,采取四舍五入(例如n=1.5,取值为n=2)
形式电荷:分配给分子中的一个原子的电荷,并假 定所有化学键中的电子在原子之间均等共享,而无 论相对电负性如何。 (1)形式电荷为0时最稳定 (2)相邻原子的形式电荷为同号时,最不稳定 (3)书写时形式电荷应尽可能地小
练习:写出CO的路易斯结构式,并标出形式电荷。
解:以C为中心原子
n=(4–1×2)/2=1
π68
杂化理论——解释分子空间结构 ①成键原子中能量相近的轨道杂化成新杂化轨道; ②参加杂化原子轨道数=杂化后杂化轨道数。 总能量不变; ③杂化时轨道上的成对电子重新排布,其排布规 律遵从核外电子的排布规律。
sp杂化轨道
sp2杂化轨道
sp3杂化轨道
sp3d杂化轨道
sp3d2杂化轨道
价电子对互斥模型核心:共价分子中,中心原子 周围电子对排布的几何构型主要决定于中心原子 的价电子对的数目(电子对的排斥力达到最小)。
斥力分为:①孤电子对-孤电子对 ②孤电子对-成键电子对 ③成键电子对-成键电子对
m=1
但是碳周围不足8个电子,所以画成三键。 补齐O的孤对电子:
路易斯价键理论的缺陷: (1)不能说明分子的空间几何构型; (2)八隅规则例外较多; (3)无法解释共价键的方向性; (4)无法解释单电子、叁电子键等。
多电子结构: 为达到稳定结构,成键原子价电子数比八隅体
2020高中化学竞赛知识点总结
2020高中化学竞赛知识点总结一、原子结构与元素周期律1. 原子的组成:质子、中子、电子。
2. 原子核外电子排布:遵循奥布谬原理,电子云的分层和电子排布的规律。
3. 元素周期表:周期、族(主族和过渡族)、区块(s、p、d、f区)。
4. 元素周期律:原子半径、电负性、电离能、亲氧性等性质的周期性变化。
5. 同位素、同素异形体。
二、化学键与分子结构1. 化学键的类型:离子键、共价键(单键、双键、三键)、金属键。
2. 键参数:键长、键角、键能。
3. 分子的几何形状:VSEPR理论,分子的极性和非极性。
4. 分子轨道理论基础:分子轨道的形成、键合与反键合分子轨道。
5. 氢键及其他分子间作用力。
三、化学反应原理1. 化学反应的类型:合成反应、分解反应、置换反应、还原-氧化反应等。
2. 化学反应速率:速率方程、反应级数、催化剂。
3. 化学平衡:平衡常数、Le Chatelier原理、多重平衡系统。
4. 酸碱理论:Arrhenius理论、Bronsted-Lowry理论、pH计算。
5. 沉淀-溶解平衡:溶度积(Ksp)和溶解度的关系。
四、溶液与电解质1. 溶液的分类:饱和溶液、不饱和溶液、过饱和溶液。
2. 溶度积与溶解度的关系。
3. 电解质的分类:强电解质、弱电解质、非电解质。
4. 电导率:电解质溶液的导电性、电导率的测定。
5. 胶体与界面现象:胶体的性质、乳化作用、吸附。
五、氧化还原反应1. 氧化还原反应的特征:氧化数的变化、电子的转移。
2. 氧化剂与还原剂的识别。
3. 氧化还原反应的平衡:电势(Eh)、标准电极电势。
4. 电化学电池:伏打电堆、电解质电池、燃料电池。
5. 电化学系列:金属的活性顺序、电化学腐蚀。
六、热化学与能量变化1. 热化学方程式:焓变、反应热。
2. 热化学定律:能量守恒、熵变、Gibbs自由能。
3. 反应热的测量:量热法。
4. 化学能与物理能的转换:燃烧热、能量的储存与释放。
5. 相变热:熔化热、蒸发热、离子化能。
高中化学竞赛 中级无机化学 路易斯酸碱与硬软酸碱原理 硬软酸碱理论(HSAB)
sp3d2
可利用外层空d 轨道
路易斯碱: ①阴离子,X-、OH- 、CN -等
②具有孤对电子的中性分子
如
:NH3、H2O:、 :CO、CH3OH
③含键的物种
C=C、 、 ……
酸碱反应:
酸碱反应: A + : B A : B
酸 碱 酸碱加合物
配位键 实质是电子对的转移。
BF3
+ : NH3 F3B : NH3
② 判断溶解度大小
LiF在水中是难溶解的,而其余LiX在水中的溶解度较大,且随 着卤离子的半径增大而增大,与此相比,AgX却有相反的性质, 对上述现象,请给出合理的解释。 F-为硬碱 水 Ag+为软酸 I-为软碱
Li+为硬酸
② 键合异构现象
1/2 Au+ 1/6 Fe3+
[AuI (SCN)2] -
Li+为硬酸
③键合异构现象
1/2 Au+ 1/6 Fe3+
[AuI (SCN)2] -
SCN-
[FeIII(NCS)6]3-
④自然现象 Mg2+、Al3+、Ca2+等 多以氧化物、氟化物等形式存在。
Zn2+、Hg2+、Ag+等
以硫化物如ZnS、HgS、Ag2S等形式存在。
⑤科研问题
Chen, L.; Liu, Y.; Hou, G.; Song, H.; Zi, G. Inorg. Chem. Commun. 2013, 29, 141-144.
1. 软硬酸碱
软硬 酸碱
软酸 软碱 交界酸 交界碱 硬酸 硬碱 Lewis酸
理论
半径小、正电荷高
2020年高中化学竞赛多原子分子分子轨道能级图27ppt
但 Na 3 s 比左面 3 个轨道的能量高许多,不能与之组合。
实际上 Na 与 H ,Cl ,O 一般不形成共价键,只以离子键 相结合。
c ) 最大重叠原理 在对称性一致、能量相近的基础上,原子轨道重叠越大,越 易形成分子轨道,或说共价键越强。
3°分子轨道能级图 分子轨道的能量与组成它的原子轨道的能量相关,能量由低 到高组成分子轨道能级图,(在后面,结合具体例子讲解)。
五 分子轨道理论 1 分子轨道理论在化学键理论中的位置 离子键理论
化学键 理论
( X)
路易斯理论
共价键 理论
(量子力学) (1927年)
现代价键 理论
现代共价键
理 论 ( ?)
价键理论 (VB 法)
价层电子对 互斥理论
杂化轨道理论
分子轨道理论
离子键理论 共价键理论
x > 1.7 电子发生转移 形成离子 x < 1.7 共用电子对
路易斯理论 形成稀有气体式的稳定的电子层结构 无量子力学的计算基础
现代共价键理论 有量子力学计算基础 1927 年以后
现代价键理论 分子轨道理论
电子在原子轨道中运动 电子属于原子 电子在分子轨道中运动 电子属于分子 分子轨道由原子轨道线性组合得到
V. B. 法, 价层电子对互斥理论, 杂化轨道理论等,均属于 现代价键理论。
4°分子轨道中的电子排布 分子中的所有电子属于整个分子。电子在分子轨道中依能量 由低到高的次序排布。与在原子轨道中排布一样,仍遵循能量最 低原理,保里原理和洪特规则。
3 同核双原子分子 1°分子轨道能级图 同核双原子分子的分子轨道能级图分为 A 图和 B 图两种。 A 图适用于 O2 ,F2 分子;B 图适用于 B2,C2,N2 等分子。
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Atoms tend to gain, lose or share electrons until they are surrounded by 8 electrons
Octet Rule
Nobel Gas Has a Stable Electron Configuration
Ne; 1s2, 2s2, 2p6 Ar; [Ne] 3s2, 3p6
Cl
H
Cl Al + N H
Cl
H
Lewis acid Lewis base
Cl
Cl_ Al
H N+ H
Cl H
salt
AlX3
Aluminium chloride is an ionic solid in which Al3+ is surrounded by six Cl-. However, it sublimes at 192 °C to vapour Al2Cl6 molecules
B2H6
A Lewis structure cannot be written for diborane. This is explained by a three-centre bond – single electron is delocalized over a B-H-B
HH
H
BB
HHH
3. More than an Octet
and a non-metal anion
Covalent Bonding results from the sharing of two electrons between two atoms
(usually non-metals) resulting in molecules
H +H
Octet Rule applies
10 electrons around the phosphorus
Cl
Cl Cl
P
SF4
Cl Cl
S : (Ne) 3s2 3p4 3d0 Number of valence electrons = 6 + (4 x 7) = 34
The Larger the central atom, the more atoms you can bond to it – usually small atoms such as F, Cl and O allow central atoms such as P and S to expand their valency.
One of the most important examples is the oxygen atom itself. Its electron configuration is [He]2s22px 22py 12pz 1 and its Lewis symbol is . The O atom has two unpaired electrons, and so it can be regarded as a special type of biradical.
H
He
Li Be B C N O F Ne
Groups 1
2
3
4
5
6
7
8
For example,
Na; Is2, 2s2, 2p6, 3s1 = [Ne] 3s1
Lewis Structure = Na
Elements want to achieve the stable electron configuration of the nearest noble gas
Ar
Example of Ionic Bonding
Na + F
11
9
Na+ +
[
F
_ ]
10
Electronic configuration of Neon achieved in both cases
There are two types of bonding;
Ionic Bonding refers to electrostatic forces between ions, usually a metal cation
Carbon has 4 valence electrons
H HCH
H methane
H HCH
H
HC
Ne Neon
Stable Octet required
Covalent Bonding – Atoms Share Electrons
Hydrogen molecule, H2
O2
OO
OO
Oxygen is a ground state "diradical"
Radicals and Biradicals
Species having electrons with unpaired spins are called radicals.
One example is the methyl radical, CH3, which is so reactive that it cannot be stored. Radicals are of crucial importance for the chemical reactions that take place in the upper atmosphere, where they contribute to the formation and decomposition of ozone. A biradical is a molecule with two unpaired electrons.
bonds
PCl3 Total Number of valence electrons = 5 + (3 x 7) = 26
Cl P Cl Cl
Cl P Cl Cl
Cl P Cl Cl
CHBr3
Total Number of valence electrons = 4 + 1 + (3 x 7) = 26
2. Less than an Octet
Includes Lewis acids such as halides of B, Al and compounds of Be
BCl3
Cl
Group 3A atom only has six electrons around it
B
Cl
Cl
However, Lewis acids “accept” a pair of electrons readily from Lewis bases to establish a stable octet
NO2
Number of valence electrons = 17
ONO
ONO
ONO
Molecules and atoms which are neutral (contain no formal charge) and with an
unpaired electron are called Radicals
Concentration of negative charge between two nuclei occurs in a covalent bond
7A elements (e.g. F) have one valence electron for covalent bonding, so to achieve octet 6A elements (e.g. O) use two valence electrons for covalent bonding, so to achieve octet 5A elements (e.g. N) use three valence electrons for covalent bonding, so to achieve octet 4A elements (e.g. C) use four valence electrons for covalent bonding, so to achieve octet
Br Br C H
Br
共价键八隅体规则的特例
1. Molecules with an odd number of electrons 2. Other Natural Radicals, which do not obey Lewis Structures (e.g.
O2) 2. Molecules in which an atom has less than an octet 3. Molecules in which an atom has more than an octet
only have two electrons) • Place any left over electrons on the central atom, even if doing so it results in
more than an octet • If there are not enough electrons to give the central atom an octet , try multiple
Rules for Drawing Lewis Structures
• First sum the number of valence electrons from each atom • The central atom is usually written first in the formula • Complete the octets of atoms bonded to the central atom (remember that H can