无机化学——分子的结构和性质
无机化学分子结构
无机化学分子结构无机化学是研究无机物质的性质、结构和反应的学科，其中分子结构是无机化学中一个非常重要的方面。
无机化学分子结构的研究是为了深入理解无机物质的性质和反应机理，并可以为无机材料的开发和应用提供基础。
在无机化学中，分子结构主要是指由原子组成的分子的三维排列方式。
分子结构的研究可以通过实验和理论计算两种方法来进行。
实验上，常用的技术包括X射线晶体学、核磁共振、质谱和红外光谱等。
其中，X射线晶体学是研究分子结构最常用的方法之一、它利用X射线通过晶体时产生的衍射图案来确定晶体的各个原子的位置。
通过分析晶体的衍射图案，可以推断出分子的空间排列方式，从而确定分子结构。
核磁共振技术可以通过原子核的共振吸收谱来获得关于分子的结构信息。
质谱则可以用来测量分子的质量和质量分布情况。
红外光谱则可以测量分子的振动谱，从而了解分子中化学键的类型和存在。
理论计算在无机化学分子结构研究中也起着重要的作用。
理论计算技术包括量子力学、分子力学和分子动力学等方法。
量子力学可以通过解方程组来计算分子的能量和几何构型等信息。
分子力学是基于经典力学原理的方法，它通过计算原子间的位能来确定分子的结构。
分子动力学则是通过模拟原子的运动轨迹来研究分子的结构和性质。
无机化学分子结构的研究不仅可以帮助理解分子的性质和反应机理，还对无机材料的开发和应用具有重要意义。
例如，在催化剂的设计和优化中，了解催化剂分子结构的变化和活性位点的位置可以帮助提高催化剂的效率和选择性。
在材料科学中，通过调控无机材料的分子结构可以实现材料的特定性能，例如控制材料的导电性和光学性能等。
此外，无机荧光材料的研究也与分子结构有直接关系，通过调节分子结构和晶格结构可以获得不同的荧光发射频率，从而应用于荧光显示、生物成像等领域。
总结起来，无机化学分子结构的研究是无机化学的重要组成部分。
通过实验和理论计算的手段，可以确定无机物质的分子结构，进一步理解其性质和反应机理。
这些研究对无机材料的开发和应用具有重要意义，有助于提高催化剂的效率、设计新型功能材料，并推动材料科学和荧光材料的进一步发展。
无机化学第六版第二章 分子结构
2.spd型杂化 能量相近的（n 1）d与ns、np轨道 或ns、np与nd轨道组合成新的dsp或spd型杂化轨
道的过程可统称为spd型杂化。
杂化类型 杂化轨道数
空间构型
dsp2
sp3d d2sp3 或sp3d2
4
5
6
正方形 三角双锥 正八面体
10:01
30
（二）等性杂化与不等性杂化:
原子轨道的杂化可分为等性和不等性杂化两类。
10:01
33
N原子：2s22p3 ,有3个单电子，可形成3个共价键
2p 2s
孤对电子
杂化
孤电子对占据的杂化轨道，不参与成键，电子 云密集在中心原子周围，s轨道成分相对增大，其余 3个杂化轨道p成分相对增大。
产生不等性杂化的原因：参与杂化的原子轨 道中电子数目多于轨道数目，出现孤电子对。
10:01
10:01
13
10:01
14
例如：N2分子的形成， N：1s22s2 2pX12pY12pZ1
10:01
15
σ键与π键的区别
1）σ键重叠程度大，键牢固，可单独存在；π 键电子云较松散，不稳定，只能与σ键共存。 2）以共价键结合的两原子间只能有一个σ键， 但可以有多个π键
单键:σ键 双键:σ+π 叁键:σ+π+π
（2）同一周期中电子层结构相同的阳离子的半径， 随离子的电荷数的增加而减小；而阴离子的半径 随离子的电荷数减小而增大。
（3）同一主族元素的离子半径自上而下随核电荷 数的增加而增大。
（4）相邻主族左上方和右下方两元素的阳离子半 径相近。
10:00
4
（三）离子的电子组态
离子的电子层组态有以下几种： （1）2 电子组态：离子只有 2 个电子，外层电子组态 为 1s2。 （2）8 电子组态：离子的最外电子层有 8 个电子，外
无机化学(整理版)
无机化学（整理版）――无机化学――无机化学研究生入学考试辅导讲座（上）一.无机化学（理论部分）知识点应用归纳1、无机物（分子或离子）构型:（1）简单分子（或离子）：（2）复合物：2、物质的熔、沸点(包括硬度):（1）晶体类型：原子晶体、离子晶体、金属晶体、分子晶体（2）离子晶体：（3）分子晶体（4）金属晶体：金属键（与价电子和价轨道有关）3。
物质的稳定性：（1）无机小分子：（2）配合物：4、物质的磁性：（1）无机小分子：钼（掌握双原子分子的轨道能级图）（共价双原子分子）（2）配合物：5。
物质的颜色：（1）无机小分子：极化理论（2）配合物：6、无机物溶解度:（1）离子晶体：（2）共价化合物：7、物质的氧化还原性：影响因素（1）溶液酸碱度（2）物质的聚集状态8。
化学反应方向：（1）热力学数据：（2）软硬酸碱理论9.分子极性、键极性、键角、键长等：10、推导元素在周期表中的位置：能级组取值，选择―组合理量子数：四个量子数取值规则11、溶液中有关质点浓度计算：化学平衡、电离平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平衡、配位离解平衡：利用多种平衡规则，K是关键。
12.共同的基本概念：对角线规则；惰性电子对效应；lewis酸、碱；质子酸、碱；缓冲溶液；屏蔽效应；钻穿效应；同离子效应；盐效应；镧系收缩；电负性；电离势；电子亲合势；晶格能；键能；有效核电荷及求法等。
二.无机化学（元素部分）（1）结构（2）性质：关注化学性质第一讲分子结构（molecularstructure）1-1离子键理论一、基本要点当活性金属的原子与活性非金属反应时，生成的化合物，如NaCl，是离子化合物。
它们具有一些固有的特性，例如它们以晶体的形式存在，具有高熔点和沸点，并且可以在熔融状态或水溶液中导电。
这种由于原子间发生电子转移，生成正负离子，并通过静电库仑作用而形成的化学键称为离子键。
通常，生成离子键的条件是两原子的电负性差大于1.7以上，由离子键形成的化合物叫做离子键化合物。
天津大学无机化学教研室《无机化学》复习全书(分子的结构与性质)
第6章分子的结构与性质6.1 复习笔记一、键参数1．键能（1）定义键能是指气体分子每断裂单位物质的量的某键（6.022×1023个化学键）时的焓变。
（2）特性①键能可作为衡量化学键牢固程度的键参数，键能越大，键越牢固；②对双原子分子，键能在数值上等于键解离能（D）；③多原子分子中若某键不止一个，则该键键能为同种键逐级解离能的平均值；④可通过光谱实验测定键解离能以确定键能，还可利用生成焓计算键能。
2．键长（L b）（1）定义键长是指分子内成键两原子核间的平衡距离。
一些双原子分子的键长如表6-1所示：表6-1 一些双原子分子的键长（2）特性①一个键的性质主要取决于成键原子的本性；②两个确定的原子之间，如果形成不同的化学键，其键长越短，键能就越大，键就越牢固。
③键长可以用分子光谱或X射线衍射方法测得。
3．键角（1）定义键角是指在分子中两个相邻化学键之间的夹角。
（2）特性①键角可以用分子光谱或X射线衍射法测得；②可以通过分子内全部化学键的键长和键角数据来确定这个分子的几何构型。
二、价键理论1．共价键（1）共价键的形成共价键是指原子间由于成键电子的原子轨道重叠而形成的化学键。
（2）价键理论要点①两原子接近时，自旋方向相反的未成对的价电子可以配对，形成共价键；②成键电子的原子轨道如能重叠越多，则所形成的共价键就越牢固（最大重叠原理）。
（3）共价键的特征①共价键具有饱和性；②共价键具有方向性。
（4）原子轨道的重叠①两个原子轨道以对称性相同的部分相重叠（正重叠）图6-1所示为原子轨道几种正重叠的示意图。
（a）s-s （b）p x-s （c）p y-p y（d）d xy-p y图6-1 原子轨道几种正重叠示意图②两个原子轨道以对称性不同部分相重叠（负重叠）图6-2所示为原子轨道几种负重叠的示意图。
（a）p x-p y（b）p x-s （c）p y-p y（d）p x-d xy图6-2 原子轨道几种负重叠示意图（5）共价键的类型①按是否有极性来分类：②按原子轨道重叠部分的对称性来分类：a．键若原子轨道的重叠部分，对键轴（两原子的核间连线）具有圆柱形对称性，所形成的键称为键。
无机化学天津大学06-3分子的几何构型课件
第1章 化学反应中的质量关系和能量关系
自学指导(一)
看图复述课文内容
故事发生的时间、地点、人物、 事件的起因、经过和结果要复述 清楚。
第1章 化学反应中的质量关系和能量关系
第1章 化学反应中的质量关系和能量关系
自学指导(二)
1、作者运用哪几种方法去刻画人物的形象？从文 中找出具体句子进行分析。并说说你是如何看待这 两个人物的。 2、从这个故事中你懂得了什么道理？
无机化学 第六章
分子的结构和性质
第六章 分子的结构和性质
第三节 分子的几何构型
第6.63章分分子子的的结几构何和性构质型 第6章 分子的结构和性质
6.3.1 价键理论的局限性
价键理论能较好地说明一些双原子分子价 键的形成 不能很好地说明多原子分子的价键形成和 几何构型
第6.63章分分子子的的结几构何和性构质型 第6章 分子的结构和性质
6.3.1 价键理论的局限性
如
CH4
按价键理论
C
激发
2p
2p
2s
2s
应形成四个不完全
相同的C－H 键。
′
与实际不符
实际测定→ 正四面体形
第6.63章分分子子的的结几构何和性构质型 第6章 分子的结构和性质
6.3.2 杂化轨道理论
杂化轨道理论的要点 原子成键时, 参与成键的若干个能级相近 的原子轨道相互“混杂”, 组成一组新轨道 (杂化轨道),这一过程叫原子轨道的“杂化” 有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂 化轨道
杂化类型 sp杂化——１个s 轨道＋１个p 轨道
例 BeCl2
Be
激发
2p 2s
2p 2s
Cl
Be
Cl
无机化学第六章 分子结构
N2：N≡N （一条σ键，两条π键）
N的电子排布式： 1s2 2s2 2p3 (2px12py12pz1) 二个π键互相垂直
δ 键：两个原子相匹配的d轨道以“面对面”的 方式重叠所形成的键
C：1s22s22p2
2个未成对电子
价键理论
形成两条共价键
键角90°( 两条p轨道互相垂直)
形成4条等同的共价键(CH4)
2p 2s
2p
激发
2s
杂化
sp3
激发
基态
激发态
杂化态
与4个H的 1s 轨道成 键(σ)
化合态
Sp3杂化：
1个ns轨道和3个np轨道混合而成
3 1 s 成分和 p 成分 每个sp3杂化轨道： 4 4
可形成四条σ键 键角： 109°28′ 电子构型： 正四面体
键角104.5 °
H2O sp3杂化 为什么？ 不是正四面体
配位键与共价键的区别： 形成的过程不同
二、共价键理论
G. N Lewis ( 美国化学家，1875~1946） 8e或2e结构
× ×
.. .. .l. Cl C.
×× × ××
Lewis理论
Cl—Cl
无法解释
H—Cl
N≡N
共用 电子对
无法解释共价键的方向性
F F F
Cl
F
S
F
F F
Cl
P
Cl
Cl Cl F
1s—1s、2s—2s、2p—2p
可组成分子轨道
2s—2p 取决于轨道之间的能量差
从轨道能量角度看：
H1s Cl3p O2p Na3s HCl 共价键（E相近） E1s = -1313 kJ· -1 mol E3p = -1259 kJ· -1 mol E2p = -1322 kJ· -1 mol E3s = -502 kJ· -1 mol
无机化学 分子的结构和性质-6.3 分子的几何构型
键
电
子
对
离ClN
原124o
子
21'
较
远
，
键H电
子1对21o之H间
斥
力
较小，因11此1o18N' FC3分= O子中键角较小C些=。C 118o
Cl
H
H
②中心原子和配位原子的电负性大小也
: :
:
影响键角。例如：
N
H H 107o18'
F
H
N
102o
F
F
P H H H 93o18'
中心原子电负性大者，键角较大；配
A结构为稳定构型，分子为近似T型结构！
Ex 2: 推测I3－分子的几何构型?
解：中心I原子的VP=1/2(7+2＋1)=5; LP=1/2(8-2*1)=3
可推测分子内中心原子价层电子对理想 几何构型为三角双锥，键电子对和孤电 子对有三种排布方式。
I I
I
I
I
I
I
I
I
A
B
C
I3－可能
处于90o夹角位置的机会
2p
sp3杂化
109 28’ C
H
H
H
sp3
另外有些分子的成键，表面看与CH4分子的 成键毫无共同之处。如：NH3的成键似乎与 BF3 分 子 类 似 ， 中 心 原 子 也 将 采 取 sp2 杂 化 的方式成键 ，键角为120°。但实测结果 107°18´，与109°28 ´更接近些。H2O分 子的成键与BeCl2类似，中心原子采取sp杂 化，键角为180° ，实测结果为104°45 ´ ， 与109°28 ´接近。
电子对的
无机化学第6章
与任何方向的电性不同的离子相吸引，所以无方向性 （3）离子键没有饱和性
只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。
（4）键的离子性与元素的电负性有关
X > 1.7，发生电子转移，形成离子键； X < 1.7，不发生电子转移，形成共价键。
xA-xB 离子性百分率(%) 离子键中键的极性 0.2 01 0.4 04 元素电负性的关系 0.6 09 0.8 15 1.0 22 1.2 30 1.4 39 1.6 47 1.8 55 2.0 63 2.2 70 2.4 76 也可用 Hannay & Smyth 公式 2.6 82 2.8 86 来计算键的离子性。 3.0 89 离子性=[16(△x)+3.5 (△x)2]×100% 3.2 92
第一节 键参数
键参数
表征化学键性质的物理量
如 键能、键长、键角
6-1-1 键能
键能：气体分子每断开1mol某键时的焓变 如 HCl (g) 29815K H(g) + Cl(g)
标准态
6-1-1 键能 mol-1 E (H－Cl)= △H =431kJ· 键能可衡量化学键的牢固程度 键能越大，化学键越牢固
1
- ne-
静电引力 nNaCl
ne-
2 6 nCl(3s 2 3p 5 ) n Cl (3s 3p ) E 348.7kJmol1
形成化学键 -450 kJ· mol-1
形成条件 XA – XB > 2.0
1.离子键的形成
系统能量的变化 带有相反电荷的两个离子(例如A+和B-) 彼引接近的过程中, 系统能量的变化可 表示为两核之间距离的函数。
H2分子的形成
无机化学第四版第六章思考题与习题答案
无机化学第四版第六章思考题与习题答案work Information Technology Company.2020YEAR第六章分子的结构与性质思考题1．根据元素在周期表中的位置，试推测哪些元素之间易形成离子键，哪些元素之间易形成共价键。
答：ⅠA、ⅡA族与ⅥA、ⅦA元素之间由于电负性相差较大，易形成离子键，而处于周期表中部的主族元素原子之间由于电负性相差不大，易形成共价键。
2．下列说法中哪些是不正确的，并说明理由。
（1）键能越大，键越牢固，分子也越稳定。
不一定，对双原子分子是正确的。
（2）共价键的键长等于成键原子共价半径之和。
不一定，对双原子分子是正确的。
（3）sp2杂化轨道是由某个原子的1s轨道和2p轨道混合形成的。
×由一个ns轨道和两个np轨道杂化而成。
（4）中心原子中的几个原子轨道杂化时，必形成数目相同的杂化轨道。
√（5）在CCl4、CHCl3和CH2Cl2分子中，碳原子都采用sp2杂化，因此这些分子都呈四面体形。
×sp3，CCl4呈正四面体形；CHCl2和CH2Cl2呈变形四面体形。
（6）原子在基态时没有未成对电子，就一定不能形成共价键。
×成对的电子可以被激发成单电子而参与成键。
（7）杂化轨道的几何构型决定了分子的几何构型。
×不等性的杂化轨道的几何构型与分子的几何构型不一致。
3．试指出下列分子中那些含有极性键？Br2CO2H2O H2S CH44．BF3分子具有平面三角形构型，而NF3分子却是三角锥构型，试用杂化轨道理论加以解释。
BF3中的B原子采取SP2杂化，NF3分子的N原子采取不等性的SP3杂化。
5．CH4，H2O，NH3分子中键角最大的是哪个分子键角最小的是哪个分子为什么 CH4键角最大（109028，），C采取等性的SP3杂化，NH3（107018，）， H2O分子中的N、O采用不等性的SP3杂化，H2O分子中的O原子具有2对孤电子对，其键角最小（104045，）。
大学化学(无机类)分子轨道理论(授课讲义)
+
npz
+ + π对称: + 绕 x 轴旋转 180° , π n p + _ z npz _ 形状不变 _ , 符号改变
+ _
+ _
_
+
+
+ _
_
+
π*npz
能 量
*npz 反键轨道 对含键轴 轨道 npz 成键轨道 平面反对称
6.4 分子轨道理论
6.4.3 分子轨道的能级
每个分子轨道都有确定的能 量, 不同分子的分子轨道能量是 不同的, 通过光谱实验确定
无 机 化 学 第六章 分子的结构和性质
第六章
分子的结构和性质
第四节 分子轨道理论
6.4 分子轨道理论
价键理论的局限性
不能解释许多分子的结构和性质 2p 如 O2 O 2s ¨ ¨ O¨׃׃ O ¨ O=O ¨ ¨ ¨ ¨ O
2s 2p
根据价键理论，氧分子中有一个键和一个 键, 其电子全部成对。 但经磁性实验测定, 氧分子有两个不成对的电子, 彼此自旋平行, 分子表现出顺磁性。
轨道理论
6.4.3 分子轨道的应 用 2. 描述分子的结构稳定性
键级——分子中净成键电子数的一半 净成键电子数 注意：键级只能粗略估计分子稳定性的相 键级= 2 对大小，实际上键级相同的分子稳 成键轨道电子数－反键轨道电子数 = 定性也有差别 2
6.4 分子轨道理论 O 分子的电子分布
能 O2、F2分子 2p 量
例 : O 分子 6.4.3 分子轨道的能级 2 π *2p
π2p σ 2p σ *2s 2(*1s)2(2s)2 O [( 1 s) 2s 2s2 2 σ (*2s)2( 2p 2s x) 2=( *1s (2py)σ 2pz)2(*2py)1=(*2pz)1] ··· 1s 1s 价键结构式 ׃ O — O ׃ σ 1s ···
无机化学天津大学06-2价键理论课件
第6.62章价分键子理的结论构和性质
第6章 分子的结构和性质
6.2.1 共价键 原子轨道重叠的对称性原则
当两原子轨道以对称性不同的部分(即”+”
与”-”)重叠，原子间的概率密度几乎等
于零，难以成键
+_+
+_
+ _+
+
p_x-
s
+
_
px- px
_+
py- py
_+_
ddxxyy--ppyy
第6.62章价分键子理的结论构和性质
所形成的键
x
x
σ s-s
σ s-p
对键轴(x轴)具有圆柱形对称性 σ电子：形成σ键的电子 x σ p-p
第6.62章价分键子理的结论构和性质
第6章 分子的结构和性质
6.2.1 共价键
π键：原子轨道以“肩并肩”的形式重
叠 z 所z形成的键对xy平面具有反对称性
yy π pz-pz
即重叠部分对xy平面 x 的上、下两侧，形状
第1章 化学反应中的质量关系和能量关系
• 1、正视自己的长处，扬长避短， • 2、正视自己的缺点，知错能改， • 3谦虚使人进步， • 4、人应有一技之长， • 5、自信是走向成功的第一步， • 6强中更有强中手，一山还比一山高， • 7艺无止境 • 8、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦
训练才能有所收获，取得成效。 • 9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； • 10、智者超然物外
相同、符号相反
π电子：形成π键的电子
第6.62章价分键子理的结论构和性质
第6章 分子的结构和性质
6.2.1 共价键
价键结构式 ··
无机化学分子结构性质与理论
构。于是泡林提出了现代价键理论和杂化轨道理论及价层电子 对互斥理论(统称价键理论).
无机化学分子结构性质和理论
第二节 价键理论(一)
——电子配对理论又称VB法
该理论认为，共价键是由不同原子的原子轨道或 电子云重叠形成的；成键原子的未成对电子自旋方向 相反；原子轨道重叠程度越大，共价健越稳定。
因HS2O此S32分- 子的立体结构就是原 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。
分子结构与价层电子对的关系：
分子 构型
H2O 角形
NH3 三角锥体
CH4 正四面体
E
E
H
AY4 AXn
H
OE H
H
NH H
O
H
H
N
H
H H
无机化学分子结构性质和理论
H
CH HH
H
CH H
(4)价层电子对相互排斥的关系 l-l>>l-b>b-b(l为孤对电子对;b为键合电子对)
孤对电子对与键合电子对斥力不同使理想模型发生 畸变。
Z=(中心原子的族数+配原子的个数-离子的电荷数)/2 注：若配原子是氧族原子，则配原子个数不计。
例如: 分子 SO2 SO3 SO32- SO42- NO2+ CH4 NH3
Z 334 4 2
无机化学基本原理-结构部分小结
每一组量子数 n, l, m可以确定一个波函数ψnlm(x, y,z)，每一个波函 数ψnlm(x,y,z)就表示了原子核外轨道的一种运动状态—原子轨道的波函 数。 能量相同的轨道称为简并轨道。3个p 轨道的能量是相同的， 称为三重简并轨道， 5个d 轨道称为五重简并轨道， 自旋量子数ms: +1/2和-1/2 ψn,l,m(x, y, z)是由n, l, m确定的表示原子轨道的数学函数表达式, 是 薛定谔方程的解。又称“原子轨道”(Orbital). ψn,l,m(x, y, z) 图形化就是 所谓的原子轨道，用于表征微观粒子的运动状态。
分子结构
离子键理论
离子键的特点：无方向性和饱和性 离子键的离子性与元素的电负性的关系 离子键的强度：晶格能、Born-Haber 循环离子的特征：离子的电荷、离子的电子构型、离子半径
化学键的键参数及分子的性质
键参数：
键能、键长、键角、键的极性、键级
分子的性质：
分子的极性：双原子分子(同种原子、异种原子） 多原子分子：全对称（μ= 0）、不对称 分子的磁性：m (μB) = [n(n+2)]1/2
原子轨道的图形
波函数角度分布图 (Y(θ,φ)～θ,φ) 波函数角度分布图又称原子轨道角度分布图。 波函数的径向分布图(R(r)～r)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
几率密度和电子云
电子云角度分布图(Y2(θ,φ) ～(θ,φ)) 电子云径向密度分布图 (R2(r) ～r) 电子云径向分布函数图 (D ～r) 电子云空间分布图像
杂化轨道理论
原子轨道的杂化只会发生在形成分子的过程中，孤立原子是不 会发生杂化作用的。n个原子轨道参与杂化可以形成n个杂化轨道。
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
无机化学分子结构课件
3
酸碱反应机理
详细介绍酸碱中和反应的机理，包括质子的转移 和电子的重新排布等。
氧化还原反应与分子结构关系
氧化还原反应基本概念
解释氧化数、氧化态、氧化还原电对等基本概 念。
氧化还原反应与分子结构
探讨分子结构对氧化还原反应活性和选择性的 影响。
氧化还原反应机理
离子晶体的结构类型
包括简单离子晶体（如NaCl）、复杂离子晶体（如CsCl、CaF2） 等。
金属晶体结构
金属键的形成
自由电子与金属离子间的相互作用形成金属键，构成金属晶体。
金属晶体的特性
良好的导电性、导热性、延展性和塑性。
金属晶体的结构类型
包括简单立方堆积、体心立方堆积、面心立方堆积等。
共价晶体结构
分子构型
甲烷分子由一个碳原子和四个氢原子组成，呈正四面体构 型。
键合方式
甲烷分子中，碳原子与氢原子之间通过共价键连接。
物理性质
甲烷在常温下为无色、无味的气体，难溶于水。
化学性质
甲烷是一种稳定的烷烃，不易发生化学反应。但在特定条 件下，如高温或催化剂作用下，可以发生裂解反应生成碳 和氢气。
氯化氢分子结构及其性质
疏水相互作用和π-π堆积作用
疏水相互作用的定义
疏水相互作用是非极性分子之间 的一种相互吸引力，它是由于非 极性分子在水中相互聚集以降低 体系能量的结果。
π-π堆积作用的定义
π-π堆积作用是芳香环之间的一 种相互吸引力，它是由于芳香环 中π电子的离域作用而产生的。
疏水相互作用和π-π 堆积作用的影响
分子构型
氨分子由一个氮原子和三个氢原子组成， 呈三角锥形构型。
无机化学第四版第六章思考题与习题答案
第六章分子的结构与性质思考题1．根据元素在周期表中的位置，试推测哪些元素之间易形成离子键，哪些元素之间易形成共价键。
答：ⅠA、ⅡA族与ⅥA、ⅦA元素之间由于电负性相差较大，易形成离子键，而处于周期表中部的主族元素原子之间由于电负性相差不大，易形成共价键。
2．下列说法中哪些是不正确的，并说明理由。
（1）键能越大，键越牢固，分子也越稳定。
不一定，对双原子分子是正确的。
（2）共价键的键长等于成键原子共价半径之和。
不一定，对双原子分子是正确的。
（3）sp2杂化轨道是由某个原子的1s轨道和2p轨道混合形成的。
×由一个ns轨道和两个np轨道杂化而成。
（4）中心原子中的几个原子轨道杂化时，必形成数目相同的杂化轨道。
√（5）在CCl4、CHCl3和CH2Cl2分子中，碳原子都采用sp2杂化，因此这些分子都呈四面体形。
×sp3，CCl4呈正四面体形；CHCl2和CH2Cl2呈变形四面体形。
（6）原子在基态时没有未成对电子，就一定不能形成共价键。
×成对的电子可以被激发成单电子而参与成键。
（7）杂化轨道的几何构型决定了分子的几何构型。
×不等性的杂化轨道的几何构型与分子的几何构型不一致。
3．试指出下列分子中那些含有极性键？Br2CO2H2O H2S CH44．BF3分子具有平面三角形构型，而NF3分子却是三角锥构型，试用杂化轨道理论加以解释。
BF3中的B原子采取SP2杂化，NF3分子的N原子采取不等性的SP3杂化。
5．CH4，H2O，NH3分子中键角最大的是哪个分子? 键角最小的是哪个分子? 为什么?CH4键角最大（109028，），C采取等性的SP3杂化，NH3（107018，）， H2O分子中的N、O采用不等性的SP3杂化，H2O分子中的O原子具有2对孤电子对，其键角最小（104045，）。
6．解释下列各组物质分子中键角的变化（括号内为键角数值）。
（1） PF3(97.8°)，PCl3(100.3°)，PBr3(101.5°)中心原子相同，配体原子F、Cl、Br的电负性逐渐减小，键电子对的斥力逐渐增加，所以键角逐渐增加（2） H2O(104°45')，H2S(92°16')，H2Se(91°)配位原子相同，中心原子的电负性逐渐减小，键电子对的斥力逐渐减小，所以键角逐渐减小7．试用分子轨道法写出下列分子或粒子的分子轨道表示式，并指出其中有哪几种键？是顺磁性、还是反磁性的物质?O 2 O 22- N 2 N 22-O 2和N 2见教材，O 22-和N 22-的分子轨道分别为： O 22-()()()()()()()()()222222222112222222x y z y z s s s s p p p p p σσσσσππππ****⎡⎤⎢⎥⎣⎦具有1个双电子的σ键，是反磁性物质。
大学无机化学第2章分子结构
sp 2个sp杂化轨道
sp杂化
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BeCl2
Be:1s22s2
Cl:1s22s22p63s23p5
BeCl2 键角 θ=180° 直线型分子
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hyzh@
（2）sp2杂化轨道：由1个s轨道和2个p轨道杂化得到 3个等同的sp2杂化轨道。每个轨道含有1/3 s和2/3 p的 成分，3个轨道处于同一平面，每个轨道间的夹角为 120º 。例如： BF3的形成 2p 2s 2 1 基态B价层电子排布： 2s 2p
1. s-p等性杂化 （1）sp杂化：1个s轨道和1个p轨道杂化得到两个等 同的sp杂化轨道。每个轨道含有0.5s和0.5p的成分，
两个轨道间的夹角为180º 。例如：BeCl2的形成
基态Be价层电子排布：2s2
2s
2p
在BeCl2分子形成中，Be原子轨道的杂化过程如下：
2s
2p
激发
2s
2p
激发态
第二章 分子结构 Molecular structure
新乡医学院化学教研室 范 秉 琳
E-mail: yaoxuejianyan@
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物质的性质
分子的性质
分子的结构
化学键(chemical
bond)
分子中直接相邻的原子间强的相互作用 称为化学键。
2. 共价键的方向性：因为各原子轨道在空间分布方
向是固定的，为了满足轨道的最大程度重叠，原子 间形成的共价键，当然要具有方向性。
（三）共价键的类型
1.键: •成键轨道沿键轴方向头碰头重叠 •轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称 •是最大重叠，可旋转，稳定性高
无机化学考研辅导3
无机化学考研辅导（下）第五讲卤素一、卤素单质的通性1、分子结构和性质元素的价电子构型为ns2np5，易得一个电子形成全满结构，单质均为双原子分子。
最显著的性质是气态的F2、Cl2、Br2、I2的颜色变化,从近无色→紫色，分子最大吸收渐向长波方向移动。
说明双原子MO中最高充满的σ和π*至最低未满的空的σ*轨道之间能量差自上而下减小。
另外，卤素分子的离解能从F2到I2分别为159kj·mol－1，243kJ·mol－1，193kJ·mol－1和151kJ·mol－1。
.除F2外,随着离子半径的增加，键渐弱，因而离解能渐低。
2、反应活性（1）卤素标准电极电势：I2+2e-=2I- φ=0.52VBr2+2e-=2Br- φ=1.06VCl2+2e-=2Cl- φ=1.36VF2+2e-=2F- φ=2.87V氧化能力：F2>Cl2>Br2>I2（还原能力：I->Br->Cl->F-）（2）所以F2,Cl2可与所有金属作用，F2还能与稀有气体作用：形成XeF2,XeF4,XeOF4等化合物。
Br2,I2可与除贵金属外的所有金属作用。
（3）卤素与水作用发生下述两类反应1X2+H2O→2H++2X-+1/2O2F2极易发生此反应，日光下Cl2反应慢，Br2,I2无明显反应。
2X2+H2O→H++X-+HOX X2+2OH-→XO-+X-+H2O第 2类反应即为卤素特征的OX-Re反应即歧化反应。
在酸性条件下，卤素歧化反应不易发生，如Cl2的K=4.0×10-4；而在碱性条件下，歧化极易进行，且XO-还可继续歧化（3XO-→2X-+XO3-）。
Cl2在70摄氏度，Br2在室温，I2在0℃即可发生上述反应。
所以室温下将Cl2，Br2,I2分别加入碱中生成的是ClO-,BrO3-和IO3-。
3、单质制备（1）F21工业制备：电解KHF2与HF混合液阳极（石墨）：2F-=F2↑+2e-阴极（电解槽）：2HF2-+2e-=H2↑ +4F-电解总反应：2KHF2=2KF+H2↑+F2↑2实验室制法：BrF5(g)=BrF3(g)+F2(g)1986年：4KMnO4+4KF+20HF→4K2MnF6+3O2+10H2O2K2MnF6+4SbF5=4KSbF6+F2↑+2MnF3（2）Cl21工业制备：电解NaCl水溶液2实验室制法：MnO2+HCl(浓)= KMnO4+HCl(浓)=（3）Br21工业制法：海水制Br2。
无机化学知识点归纳
无机化学知识点归纳无机化学是研究无机物质及其化学性质、结构和合成方法的一门学科。
无机化学的知识点众多，下面将对其中一些重要的知识点进行归纳：一、化学键和分子结构1.离子键：由正负离子之间的电荷吸引力形成的化学键。
2.共价键：由相互共享电子形成的化学键。
3.配位键：由配体中一个或多个电子对与中心金属离子形成的化学键。
4.氢键：由氢原子与高电负性原子（如氮、氧、氟）形成的强相互作用的化学键。
5.分子结构：无机化合物可以是离子型的，也可以是共价键连接的分子。
二、周期表和元素周期律1.元素周期表：根据元素的原子序数和电子结构排列的表格。
2.周期：元素周期表中横向排列的行，有7个周期。
3.主族元素：元素周期表中1A、2A等列的元素称为主族元素。
4.过渡元素：元素周期表中3B到2B列的元素称为过渡元素。
5.稀土元素：元素周期表中镧系和锕系元素称为稀土元素。
三、酸碱理论1.阿伦尼乌斯酸碱理论：酸是能够接受电子对的物质，碱是能够提供电子对的物质。
2.布朗斯特酸碱理论：酸是能够捐赠氢离子的物质，碱是能够接受氢离子的物质。
3.低价酸、中价酸和高价酸：根据酸的氧化状态，酸可分为低价酸（含有低氧化态的元素）、中价酸（含有正常氧化态的元素）和高价酸（含有高氧化态的元素）。
四、配位化合物1.配体：提供电子对与金属离子形成配位键的物质。
2.配合物：由一个或多个配体与一个或多个金属离子形成的化合物。
3.配位数：配合物中金属离子与配体形成的配位键的数目。
4.同分异构体：具有相同化学组成但结构不同的化合物。
五、电化学1.电解质：能够在水溶液中产生离子的物质。
2.阳离子和阴离子：电解质溶液中带正电荷的离子和带负电荷的离子。
3.氧化还原反应：涉及物质的电子转移的化学反应。
4.电极：导电材料，参与电化学反应的场所。
5.电解池：包含一个阳极和一个阴极的体系，用于进行电解实验。
综上所述，无机化学是一门研究无机物质及其化学性质、结构和合成方法的学科，其中的知识点包括化学键和分子结构、周期表和元素周期律、酸碱理论、配位化合物以及电化学等。
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3、共价键的基本特征
共价键具有饱和性 共价键数取决于原子的未成对电子数。
H HO O N N
共价键具有方向性 原子轨道应以最大重叠方向成键。
－＋ ＋
－ ＋＋ － ＋ ＋
－＋
稀有气体原子因为没有未成对的单电子，原子间不能 ＋
形成化学键，只能以单原子分子形式存在。
有些原子中本来没有单电子，在特定条件下也可能被
Bonding (分子间力和氢键)
6.1 Bonding Parameters (键参数)
6.1.1 Bond Energies（键能）
双原子分子的键能(E)就等于键离解能(D)
HCl(g) ΔU298≈ΔH298 H(g)+Cl(g) ΔH298=431 kJ·mol-1
H2(g) ΔU298≈ΔH298 2H(g)
ΔH298=436 kJ·mol-1
EH-Cl=431 kJ/mol
EH-H=DH-H=436 kJ/mol
多原子分子的键能为同种键逐级离解能的平均值
C－H1 C－H2 C－H3 C－H4 平均值 421 469 415 335 414
键能用于近似估算化学键牢固程度，是化学键的重要参数。
6.1.2 Bond Length(键长) Distance between two nuclei
6.2 Valence Bond Theory(价键理论)
现代价键理论(VB法及杂化理论) 分子轨道理论(MO法)。 经典价键理论是1916年Lewis提出的，主要思想是共用电子形 成八电子构型，如：H:Cl ，:NH3。量子力学揭示了其本质。
Lewis Structures G. N. Lewis(American physical chemist.) suggested that atoms, by sharing electrons to form an electron-pair bond can acquire a stable, noble gas structure:
X>1.7 形成离子键； X<1.7 形成共价键。
离子键和共价键之间，并非可以截然区分的。可将离子键视
为极性共价键的一个极端，而另一极端则为非极性共价键。
典型 H-H H-I H-Br HCl HF NaF 典型
共价键 0
0.4 0.7 0.9 1.9 3.1 离子键
6.3 Molecular Geometry (分子的几何构型)
分子中两原子核之间距叫键长。一般键长越小，键越强。
C-C C=C CC N-N N=N NN
键长/pm
154 133 120 146 125 110
键能/kJ·mol-1 345.6 602.0 835.1 160 418 946
在不同化合物中,相同的键,键长和键能并不相等。如CH3OH 中和C2H6中均有C－H 键,而它们的键长和键能不同。
美国物理化学家G. N. Lewis 指出，通过 公用电子的方式形成共价键的原子能达到 一种稳定的希有气体结构。但也是所有的 分子都能符合这一规律。如PCl5
6.2.1、Covalent Bond（共价键）
1、共价键的形成 H(g)＋H(g)＝H2(g)
↑↑时，系统能量升高，核间电子密度小，不形成共价键 ↑↓时，系统能量降低，核间电子密度大，可形成共价键 2、价键理论（VB法，电子配对法）的基本要点 两原子接近时，自旋方向相反的未成对电子的价电子可以 配对，形成共价键。 成键电子的原子轨道重叠越多，共价键越牢固。
Chapter 6 Structure and Properties of Molecular
(分子结构)
Content 6.1 Bonding Parameters (键参数) 6.2 Covalent Bond Theory(价键理论) 6.3 Molecular geometry(分子的几何构型) 6.4 Molecular Orbital Theory(分子轨道理论) 6.5 Intermolecular Forces and Hydrogen
6.3.1 价键理论的局限 C
O
CH4的几何构型。 H2O的几何构型。
109.28’
104.28’
6.3.2 杂化轨道（Hybrid Orbitals）理论 1、中心原子在键合原子作用下，价层中若干能量相近的AO可能
:·C·——O:
O
··
Coordinate Covalent Bonds（配位共价键）配位键形成的基
本条件有二：一个原子的空轨道，另一个原子有孤对电子。
6.2.2、Ionic Bond（离子键）
1916年德国Kossel(科塞尔)离子键理论
1 离子键的形成(以NaCl为例)
V
得失电子→形成离子 Na－e＝Na+
0
静电吸引→离子键 Cl+ e＝Cl-
2s22p63s1→2s22p6，3s23p5→3s23p6。 Vr
2 离子键的特征
0
r0
r
(1) 作用力的实质是静电引力
(2) 离子键没有方向性 与任何方向的电性不同的离子相吸引
(3) 离子键没有饱和性 只要是空间允许,正负离子彼此吸引。
(4) 键的 离子性与元素的电负性有关
6.1.3 Bond Angle(键角) 分子中键与键之间的夹角,键角是
决定分子几何构型的重要因素。如 H2S ， H－S－H 键角 为92 °，决定了 H2S 分子的构型为 “ V ” 字形。
又如 CO2 中 ， O－C－O 的键角为 180°，则 CO2 分子为直线形 。
键长和键角是分子几何结构的两个重要因素。可由实验测定。
π
如:N≡N:分子
N 1s22s22p3 N 1s22s22p3
:N
N:
共价配键 一方提供空轨道，另一方提供
σ π
F
H
孤对电子，形成共价配键如 BF3·NH3 B 1s22s22p1 → 1s22s12p2
F
共价配键
B
N
H
N 1s22s22p3 BF3 + :NH3 ＝ F3B←NH3
F
H
CO分子：C
拆为单电子而参与成键。如SF6中碳原子S：3s23p4
FF
FSF
FF
4、Overlap of Atomic orbitals（原子轨道的重叠）
σ键：头碰头方式
S-S
S-P
π键：肩并肩方式
d-p
P-P
δ键：面对面方式
P-P
d-d
6、Coordinate Covalent Bonds（共价配键）
Example：