价层电子对互斥理论和分子轨道理论

,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,四、价层电子对互斥理论,要点：,分子或离子的空间构型决定了中心原子周围的价层电子数。,价层电子对尽可能彼此远离，使它们之间的,斥力,最小，,通常采取对称结构,1,2.推断分子或离子空间构型的步骤：,1确定中心原子价层电子对数,价层电子对数=(中心原子价电子数+配位,原子提供的电子数-离子电荷代数值)/2,H和(X)卤原子各提供一个价电子，O和S,提供的电子数为0。,卤素作为中心原子时，提供的价电子数为7。,O、S作为中心原子时，提供的价电子数为6。,2,例：价电子数 价电子对数,NH,4,+,N=5+4-1=8,CCl,4,N=8,NO,2,N=5,ICl,2,-,N=10,OCl,2,N=8,PO,4,3-,N=5+3=8,4,4,4,2.5,5,4,3,(2),根据中心原子价层电子对数，找到相应电子,对的排布，这种,排布方式,可使电子对之间的,斥力最小。,电子对数 2 3 4 5 6,电子对排布 直线 平面三角 四面体 三角双锥 八面体,(3),分子的,构型取决于,中心原子的价层电子对,数目,及电子对的,构型,。,NH,3,CH,4,AsH,3,SF,2,SF,4,ClF,3,4,(4),配位原子按相应的几何构型排布在中心原,子周围，每1对电子连结1个配位原子，剩,下未结合的电子便是孤对电子，,孤对电子的,位置会影响分子的空间构型。,H,2,O,ICl,2,-,SF,2,SF,4,ClF,3,XeF,2,XeF,4,IF,5,5,原那么:孤对-孤对的排斥力 孤对-成键电子对的,排斥力 成键-成键电子对的排斥力,在包括有多重键的分子中,多重键作单键处理,多重键对成键电子对的排斥力大小次序为:,叁键 双键 单键,中心原子相同时,配体电负性变大,键角变小。,(由于对成键电子对吸引力较大，使共用电子对,离中心原子较远,占据空间角度较小).,NF3和 NH3 SCl2 和 SF2,配位原子相同时,随中心原子电负性变小,键角,减小.NH3 PH3 OH2 SH2 P188表 8-11,6,7,8,9,10,五、分子轨道理论,问题：B2、O2 的磁性 顺磁性？,H2+可以 稳定存在，？,1932年，R.S.Mu lliken F.Hund,1.理论要点：,分子中电子在整个分子范围内运动。分子中电子的运动状态称为分子轨道。分子轨道是由原子轨道组合成的。,(2)分子轨道数目与组成的原子轨道数目相等。,(3)分子总能量为电子所具有能量之和,(4)原子按一定空间位置排列后，电子逐个填,入，构成整个分子。,11,(5)电子在分子轨道中的排布遵守三原那么。,(6)原子轨道线性组合应符合三原那么。,(7)分子轨道有轨道和轨道。,2.不同原子轨道的线性组合,(1)s-s重叠：形成一个成键轨道 s-s，,一个反键轨道 s-s*,(2)s-p重叠：形成一个成键轨道 s-p，,一个反键轨道 s-p*,12,13,(3),p,-,p,重叠：,头碰头形成,轨道,p-p,p-p,*,肩并肩形成,轨道,p-p,p-p,*,14,p,-d,重叠：,肩并肩形成,轨道 ,p-d，,p-d,*,15,(3),p,-,p,重叠：,头碰头形成,轨道,，肩并肩形成,轨道,分别,记作：,p-p,，,p-p,*,和,p-p，,p-p,*,(4),p,-d,重叠：,肩并肩形成,轨道 ,p-d，,p-d,*,(5),d,-,d,重叠：,肩并肩形成,轨道 ,d-d，,d-d,*,16,3.分子轨道理论的应用,(1),H,2,分子的形成,电子排布：(,1,s,),2,(2),H,2,+,：(,1,s,),1,H,2,电离出一个电子得到,H,2,+,体系能量,下降,1,，,可以稳定,存在。,(3),He,2,分子,：,(,1,s,),2,(,1,s,*,),2,稳定化能相抵,消，不能有效成键。,He,2,分子,不会存在。,He,2,+,存在于氦放电管中，形成,三电子键,17,(4),第二周期，同核双原子分子的分子轨道,第二周期,同核双原子分子的分子轨道 能级图,18,19,第二周期，同核双原子分子的分子轨道,Li，Be，B，C，N,分子轨道为：,O，F，Ne的分子轨道为：,思考题:为什么会有二套轨道?,(书195),以上不同的排布方式可以用,钻穿效应,解释,20,同核双原子分子的分子轨道表达式：,Li2 6e,KK:内层电子不成键,Li2中一个键，键级为1,Be2 8e 键级 =成键电子数-反键电子数/2,键级为0，不存在Be2,B2 10e,键级为1，,2个单电子 键，分子有单电子，有顺磁性。,21,键级为2,逆磁性,N,2,14e,C,2,12e,键级为3,二个,键,一个,键,逆磁性,问题：N2+分子轨道电子排布式如何？,并比较N2+、N2其稳定性。,22,键级为2,1个键,2个3电子键,3电子键的键能为正常键键能的一半,O,2,16e,顺磁性,O,2,+,O,2,O,2,-,O,2,2-,键级,2.5,2,1.5,1,未成对电子数,1,2,1,0,磁性,顺磁,顺磁,顺磁,反磁,磁矩？,？,？,？,？,作业：O,2,+,O,2,-,O,2,O,2,2-,分子轨道电子排布式如何?键级?磁性?稳定性?磁矩?键长大小的顺序？,23,F,2,18e,键级为1,1 个,键，,逆磁性,Ne,2,20e,键级为0，氖以单原子分子存在。,24,(5)第二周期异核双原子分子轨道能级图,遵循能量近似、最大重叠、对称性原那么,CO：14,N,2,：14,有三重键，,二个键一个键，逆磁性,1,2,2,2,3,2,4,2,1,4,5,2,有三重键，二个键一个键,25,N,2,和CO分子轨道符号对照表,同核双原子分子N,2,2,s,2,s,2,py,2,pz,2px,2,py,2,pz,2px,异核原子分子CO,3,4,1,5,2,6,CO,与N,2,的电子数目相同，互为,等电子体,。,二个或二个以上的分子(或离子),它们的,原子数相同，电子数也相同,等电子体,等电子体结构相似，性质有一定的相似性,26,例如：CO,2,、N,2,O、N,3,-,、NO,2,+,问题：写出,NO、NO,+,、,NO,-,的分子轨道电子排布式？,磁性？键级？键长？稳定性？,22e,中心原子以,键,与配原子相连，整个分子或离子中还有,2个,3,4,键。,BO,3,3-,、CO,3,2-,、NO,3,-,为平面三角形构型,ClO,4,-,、SO,4,2-,、PO,4,3-,、SiO,4,2-,均为四面体结构,Xe,和,I,-,，,XeF,2,和,IF,2,-,，,XeF,4,和,IF,4,-,为等电子体,XeO,3,和,IO,3,-,是等电子化合物，具有相同的构型,BN,和,C,2,27,HF分子轨道的形成,HF 的分子轨道电子排布式？,磁性？键级？,1,2,3,1,4,非键轨道,非键轨道,成键轨道,非键轨道,反键轨道,HF:1,2,2,2,3,2,1,4,4,键级=1 1个,键,逆磁性分子,28,化学键理论,价键理论(VB),杂化轨道理论(HO),价电子对互斥理论(VSEPR),分子轨道理论(MO),价键理论(VB),简明扼要,不能解释分子的几何构型,不能解释分子的磁性,杂化轨道理论(HO),可以解释分子的几何构型，,但缺乏预见性,VSEPR,可以预言分子的几何构型，对,d,0,d,5,d,10,的中心原子有效,但不能说明成键原理及键的强度,分子轨道理论(MO),引入分子轨道概念，可以说明分子的成键情况，键的强弱和分子的磁性。,不能解决构型问题,优缺点,29,8-4 金属键理论,自学内容,一、自由电子理论,要点：金属键是由共用的、能够自由流动的自由电子把许多原子粘合在一起组成的。,具有金属光泽，导电性，导热性，延展性。,二、能带理论：,要点：,金属晶体中所有的价电子认为是属于整个金,属原子晶格所有。,(2)分子轨道数目与形成分子轨道的原子轨道数,目守恒。,30,(3)形成分子轨道间能量差很小，能量根本是连,续的，称为能带。P198,满带,空带,导带,禁带,(4)能带属于整个分子，每个能带可以包括,许多相近的能级。,31,8-5 分子间作用力,自学内容,一、分子间力,1.取向力:指极性分子间的作用力.,2.诱导力:极性分子-非极性分子之间,极性分子-极性分子之间,3.色散力:非极性分子-非极性分子之间,极性分子-非极性分子之间,极性分子-极性分子之间,4.特点:,键能小，只有几个至几十个kJmol-1，比化学键小1-2个数量级。,32,(2)静电短程力，不具有方向性和饱和性。,(3)取向力与温度有关，诱导力色散力受温度影,响不大。,二、氢键,具备的条件：,1.分子中心必须有一个与电负性很大的元素形,成强极性键的氢原子。,2.电负性大的元素的原子必须有孤对电子，而,且半径要小。,三、,氢键对化合物性质的影响,分子间氢键使化合物熔沸点升高,分子内氢键使化合物熔沸点降低,33,本章作业：,p 205,11,14,15,18,39,16,17,21,24,34,本章数学要求,1.熟悉离子键、共价键、金属键的特点及它们的形,成过程；,2.理解晶格能的意义及应用BomHaber循环进行计,算，掌握晶格能对离子化合物熔点、硬度的影响。,3.熟练掌握价键理论、杂化轨道理论、VSEPR理论,和分子轨道理论的根本要点及应用。讨论分子的,空间几何构型，并由此推出中心原子的杂化态，,分析化合物的键参数及形成过程；,4.掌握应用分子轨道理论第二周期同核或异核双原,子分子的分子轨道表达式，分析键参数；,5.了解分子间力及氢键对物质的物理性质的影响。,35,NO,2,:,N,2,s,2,2,p,3,2,s,1,2,p,4,(,sp,2,),1,(,sp,2,),1,(,sp,2,),1,O,2,p,x,1,2,p,y,2,3,4,O,2,p,x,1,2,p,y,2,V型，N-O 键级,1.5，,N上有单电子，因此NO,2,易发生,双聚,，,NO,2,的N上仅有一个单电子，对N-O 成键电子对排斥作用较弱，故N-O,键长缩小,，键角因,3,4,存在，电子互斥作用增大而比,120,大。因此NO,2,键角为,132 120,2,p,z,2,2,p,z,1,2,p,z,1,教材p205 习题 第16题,36,NO,2,+,:,N,2,s,2,2,p,3,2,s,2,2,p,2,2,s,1,2,p,3,(,sp,),1,(,sp,),1,O 2,s,2,2,p,x,1,3,4,3,4,O 2,s,2,2,p,x,1,2,p,y,1,2,p,y,2,2,p,y,1,2,p,z,1,2,p,z,1,2,p,z,2,NO,2,+,和CO,2,为等电子体，N采取,sp,杂化，键角为180，,2,+2,3,4,N-O键级=1+2(1/2)=2,键级最大，键长最短。,37,NO,2,-,:,N,2,s,2,2,p,3,2,s,2,2,p,4,2,s,1,2,p,5,(,sp,2,),2,(,sp,2,),1,(,sp,2,),1,O,2,s,2,2,p,x,1,2,p,y,2,3,4,O 2,s,2,2,p,x,1,2,p,y,2,2p,z,2,2p,z,1,2p,z,1,NO,2,和 NO,2,-,中的N均为,sp,2,杂化，,2,+1,3,4,N-O 键级,1.5,但,NO,2,-,的N有一对孤对电子，对N-O 成键电子对排斥作用，使N-O 键削弱，键长略增，键角因为孤对电子的排斥作用而减少。NO,2,的N上仅有一个单电子，对N-O 成键电子对排斥作用较弱，故N-O键长缩小，键角因,3,4,存在，电子互斥作用增大而比,120,大。,38,由VSEPR推测Cs+BrICl 的空间构型,Cs+与BrICl-为离子键。,BrICl-中电负性最小(原子量最大)的卤素原子为中心原子。,中心原子I价层电子对=(7+1+1+1)/2=5对,价电子几何分布：tbp(三角双锥体),中心原子采取sp3