分子结构(2).ppt

第2章分子结构2-1路易斯结构式2-2单键、双键和叁键—σ键和π键—价键理论一2-3价层电子互斥模型(VSEPR)2-4杂化轨道理论—价键理论二2-5共轭大π键2-6等电子体原理2-7分子轨道理论2-8共价分子的性质2-9分子间力2-10分子对称性(选学材料****题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。元素的最高化合价等于元素在周期系里的族系数。§2-1路易斯结构式这种“化合价”概念是由英国化学家弗兰克兰在1850年左右提出的。弗兰克兰化合价并无正负之分,同种分子,如H2,其中的氢也呈1价,故氢分子的结构式为H—H。这种经典结构式称为弗兰克兰结构式。20世纪初,美国化学家路易斯[GilbertNewtonLewis(1875-1946)]把弗兰克兰结构式中的“短棍”解释为两个原子各取出一个电子配成对,即:“—”是1对共用电子,“=”是2对共用电子,“≡”是3对共用电子。路易斯认为,稀有气体最外层电子构型(8e)是一种稳定构型。其他原子倾向于共用电子而使它们的最外层转化为稀有气体的8电子稳定结构(八隅律)。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”,在结构式中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: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路易斯结构式,也叫电子结构式。如:SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32–和SO42–的路易斯结构式:价电子总数等于分子中所有原子的价电子数之和,但中心原子周围的电子总数(共用电子+孤对电子)并不总等于8,有多电子中心或缺电子中心如:对于可以写出几个相对合理的路易斯结构式的分子,泡林提出了“共振论”,认为分子的真实结构是这些合理路易斯结构式的“共振杂化体”,每个结构式则称为一种“共振体”,“共振”的符号“←→”例如:苯分子C-C键长没有区别,苯分子中的C-C键既不是双键,也不是单键,而是单键与双键的“共振混合体”。§2-2单键、双键和叁键—σ键和π键—价键理论(一)路易斯结构式中的单键、双键和叁键一直到量子力学建立后才得到合理解释。有一种叫做“价键理论”(VB法)的量子化学模型认为,共价键是由不同原子的电子云重叠形成的。如果只讨论s电子和p电子,可以有两种基本的成键方式:第一种重叠方式,电子云顺着轴向重叠,得到轴对称的电子云图像,这种共价键叫做s键,头碰头方式,由于电子云在轴向上能发生最大程度的重叠,故s键稳定性高:第二种重叠方式,电子云顺着原子核的连线重叠电得到的电子云图象呈镜像对称,这种共价键叫p键,肩并肩方式,因为p键不象s键那样电子云集中在两核的连线上,原子核对p电子的束缚力小,电子的流动性大,因此通常p键没有s键牢固,较易断裂,是化学反应的积极参加者,如烯烃和炔烃容易发生加成反应:通常,如果原子之间只有1对电子,形成的共价键是单键,通常总是s键,如果原子间的共价键是双键,由一个s键一个p键组成,如果是叁键,则由一个s键和两个p键组成。