分子结构-课件_

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O O • •
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O O •
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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。
例 : 实 测 值 : 在 SO2F2 里 ,∠F-S-F 为 98, 而 在 SO2Cl2 里,∠Cl-S-Cl为102,为什么后者角度较大？
N
O
价层电子互斥模型
例:试用VESPR模型预测H2O分子的立体构型。 H2O解:(1)H2O分子属AX2E2=AY4 (2)VSEPR理想模型为正四面体,价层电子对间夹
角均为10928'。
(3)分子立体构型(指H2O而不是H2OE2)为角型 (非线形分子)。
(4)根据斥力顺序(i)(l-l>>l-b>b-b),应有:
于8，8有电多子 电子中中心心或缺缺电电子子中中心心如： 多电子中心
路易斯结构式虽然能说明一些问题，但是它还是有一些局限性： 1. 对作为中心原子的第3周期及其以下周期的元素而言, 价层电子数可以大于 8.例如，[SiF6]2-，PCl5 和 SF6 中的中心原子价层 电子数分别为 12，10 和 12 (超价化合物). 2. 对于 氧分子的结构，第一种表示虽然符合路易斯结构式，但它不能表达氧 分子显示的磁性，后两种表示方法对.
前面介绍的 s 轨道与 p 轨道重叠方式并不能解释大多数
多原子分子中的键长和键角. 例如, 如果 H2O 和 NH3 分子
中的 O－H 键和 N－H 键是由 H 原子的 1s 轨道与 O 原 子和 N 原子中单电子占据的2p 轨道重叠形成的，HOH 和
HNH 键角应为 90°；事实上, 上述两个键角各自都远大于 90°.
分子结构-课件
2-1 路易斯结构式
19世纪的化学家们创造了用元素符号加划短棍 “—” 来表明原子之间按“化合价”相互结合的结构式。
分子中的原子间用“—”相连表示互相用了“1价”， 如水的结构式为H—O—H；“=”为“2价”；“≡”为“3 价”。
在绝大多数情况下，氢总是呈1价，氧总是呈2价，氮 呈3或5价，卤素则在有机物中大多呈1价，在无机物中除 呈1价，还呈3、5、7价，等等。
解：这种差别可以用顺序(iii)(iii.cw-cw>cw-cs>cscs)来解释。
例:NH3和PH3都是AX3E=AY4,故分子(AX3)均为三角 锥型。实测:氨分子中∠H-N-H为106.7，膦分子中 ∠H-P-H为93.5,为什么这两种分子的角度有这种差 别？
解：这种差别可以用顺序(iv)(iv.中心原子的电负性 增大时，键角将增大。)来解释。
∠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
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
这种“化合价”概念是由英国化学家弗兰克兰在1850 年左右提出的。
路易斯认为，稀有气体最外层电子构型(8e)是 一种稳定构型。他把用“共用电子对”维系的化学 作用力称为“共价键”。后人就把这种观念称为路 易斯共价键理论。
分子有用于形成共价键的键合电子(成键电子)和 未用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电 子”，用小黑点来表示孤对电子。例如，水、氨、 乙酸、氮分子的路易斯结构式可以表示为：
I型
方向角 90度
l-l l-b b-b
II 型
作用对数目
(I)
(II)
0
0
3
2
不再考虑
筛选结果
(I)(II) (II)
预习问题：
•●原原子轨子道为轨什道么可为以杂什化？么需要杂化？ ●原子轨道为什么可以杂化？ ●杂化后的轨道空间构型如何？
●如何应用杂化轨道解释分子的立体构型？
杂化轨道理论——价键理论(二)
O O Cl OH O Cl
O
2-
ClO
2O
S HON
S O O CCl
S
Cl CC ll C CO l HCO l B
32e
24e 28e
O
Cl
P O ClO
24e
32e
Cl
Cl
Cl
价电子总数等于分子中所有原子的价电子数之和，但
中心原子周围32的e电子总数(共24用e电子+孤对电子4)0并e不总等
..
..
H
.. O . . H
H
O . .
H
H
N H
HH
C H
C.O . ..
..N N..
• 人们把这类(用短棍表示共价键，同时用小黑点表示
非键合的“孤对电子”)添加了孤对电子的结构式叫 做路易斯结构式,也叫电子结构式。如：SO2Cl2、 HNO3、H2SO4、CO32–和SO42–的路易斯结构式:
2. 只有能量相近的原子轨道才能进行杂化，杂化后的轨道形状、 能量和伸展方向发生了改变，其电子云更加集中在某一方向 上，使其成键能力增强。
3. 杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数目相等； 杂化轨道又分为等性和不等性杂化两种；杂化轨道成键时要 求轨道最大重叠，这样键与键之间斥力最小。