第5讲分子结构(一)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,分子结构,1,根据氢原子的薛定谔方程，两个自旋相反的电子互相靠近，能量最低,.,氢分子的形成,斥态,电子自旋,相同的原子轨道重叠时，形成斥态。核间的电子密度低，故能量较高。,H,H,电子自旋相反,的两个原子轨道重叠，形成基态，核间的电子密度大增，能量最低。,基态,H,H,2,基态氢原子的核间距为,84pm,，,两原子的距离小于它们的半径之和,说明原子轨道发生了重叠。,两个氢原子的未成对电子靠近时，系统能量的变化图,3,原子轨道重叠的几种方式,4,共价键的类型,根据原子轨道重叠方式的不同，共价键可分为,键和,键两种主要类型。,键：成键的两个原子轨道沿键轴方向，以“头碰头”的方式发生重叠，其重叠部分集中在键轴周围，对键轴呈圆柱形对称性分布，,即沿键轴旋转任何角度，形状和符号都不会改变。这种共价键键称为,键。,5,键：成键的原子轨道沿键轴方向，以“肩并肩”的方式发生重叠，其重叠部分对通过键轴的某一特定平面（如,xOy,平面或,xOz,平面）呈镜面反对称性,，即重叠部分的形状在镜面的两侧是对称的，但镜面两边的符号正好相反。,这种重叠方式得到的重叠区域对称地分布在镜面两侧，而镜面平面为其节面，即在键轴上轨道重叠为零。,这种共价键键称为,键。,6,杂化轨道的类型,由于成键原子所具有的价层轨道的类型和数目不同，成键情况也不同，杂化轨道具有不同的类型。现着重介绍,s,轨道与,p,轨道间杂化的几种类型。,sp,杂化：,sp,杂化是指由一个,ns,轨道和一个,np,轨道组合形成两个相同的,sp,杂化轨道，每个,sp,杂化轨道含有 和 的成分，,sp,杂化轨道间的夹角为,180,。,7,Be,原子轨道,sp,杂化及,BeCl,2,分子的空间结构,8,每个,sp,杂化轨道含有,1/2S,轨道成分和,1/2P,轨道成分。,sp,杂化轨道间的夹角为,180,，呈直线型结构。,9,sp,2,杂化：,sp,2,杂化是由一个,ns,轨道和两个,np,轨道组合形成三个完全相同的,sp,2,杂化轨道，每个,sp,2,杂化轨道含有 和 的成分，杂化轨道间的夹角为,120,。,B,原子轨道,sp2,杂化及,BF3,分子的空间结构,10,BF,3,中,B,电子构型,:2s,2,2p,1,BF,3,：,sp,2,杂化,三角形分子,.,每个,SP,2,杂化轨道含有,1/3S,轨道成分和,2/3P,轨道成分。,SP,2,杂化轨道间的夹角为,120,，呈平面三角形结构。,11,sp,3,杂化：,sp,3,杂化是由一个,ns,轨道和三个,np,轨道组合形成四个完全相同的,sp,3,杂化轨道，每个,sp,3,杂化轨道含有,s/4,和,3p/4,的成分，,sp,3,杂化轨道间的夹角为,109.5,。,C,原子轨道,sp3,杂化及,CH4,分子的空间结构,12,CCl,4,中,C,电子构型,:2s,2,2p,2,CCl,4,：,sp,3,杂化，,四面体,分子,.,每个,SP,3,杂化轨道含有,1/4S,轨道成分和,3/4P,轨道成分。,SP,3,杂化轨道间的夹角为,10928,，呈正四面体构型。,13,由,s,轨道和,p,轨道形成的杂化轨道和分子的空间构型列于下表中。,杂化轨道类型,sp,sp,2,sp,3,不等性,sp,3,参加杂化的轨道,1,个,s,、,1,个,p,1,个,s,、,2,个,p,1,个,s,、,3,个,p,1,个,s,、,3,个,p,生成杂化轨道数,2,3,4,4,成健轨道夹角,180,120,10928,90 10928,空间构型,直线型,平面三角形,正四面体,三角,锥,V,形,实,例,BeCl,2,BF,3,CH,4,NH,3,H,2,O,14,N,原子的不等性,sp,3,杂化和,NH,3,分子的空间结构,15,H,2,O,分子中,O,原子电子构型：,2,s,2,2,p,4,16,同样，,氨,分子中，有一个孤电子对和三对成键电子，其具有,角锥型,分子构型。,NH,3,分子中,N,原子电子构型：,2,s,2,2,p,3,17,两个,C,原子发生,sp,2,杂化,各留有一个,p,电子未参与杂化。,乙烯（,H,2,C=CH,2,）,:,H,H,C,C,H,H,两个,C,原子的,P,电子垂直与,sp,2,三角形平面,肩并肩重叠形成,键,.,每个,C,原子的三个,sp,2,杂化轨道,一个与另一,C,原子，两个与,H,原子形成,键,.,18,每个,C,原子的两个,sp,杂化轨道,一个与另一,C,原子，另一个与,H,原子形成键,.,两个,C,原子的剩余两个,P,电子均垂直于,键,肩并肩重叠形成两个,键,.,乙炔,(HC,CH),：,两个,C,原子发生,sp,杂化,每个,C,原子各留有两个,未参与杂化的相互垂直的,p,电子。,19,