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发布时间:2022-05-28 18:05:17 来源:华体会体育官网 | 浏览:37

内容摘要:  分子结构 初赛要求: 路易斯结构式。价层电子对互斥模型。杂化轨迹理论对简略分子 (包含离子) 几许构型的解说。共价键。键长、键角、键能。σ 键和π 键。离域π 键。共 轭 (离域)系统的一般性质。

  分子结构 初赛要求: 路易斯结构式。价层电子对互斥模型。杂化轨迹理论对简略分子 (包含离子) 几许构型的解说。共价键。键长、键角、键能。σ 键和π 键。离域π 键。共 轭 (离域)系统的一般性质。等电子体的一般概念。键的极性和分子的极性。 类似相溶规矩。对称性根底 (限旋转和旋转轴、反映和镜面、反演和对称中 心)。 范德华力、氢键以及其他分子间效果力的能量及与物质性质的联系。 决赛要求: 分子轨迹根本概念。定域键键级。分子轨迹理论对氧分子、氮分子、一氧化 碳分子、一氧化氮分子的结构和性质的了解及使用。一维箱中粒子模型对共 轭系统电子吸收光谱的解说。超分子的根本概念。 (以上参照2008年4月发布的 《全国高中学生化学比赛根本要求》) 2009年7月16日周四 1 一、分子间效果力 1.范德华力 (1)取向力 当两个极性分子挨近时,同极相斥,异极相吸,发生相对滚动,最终必定是异极相对, 同极尽量远离,这种因为极性分子取向而发生的力称取向力 (2 )诱导力 当极性分子挨近非极性分子时,极性分子的偶极电场使非极性分子发生极化然后发生正、 负电荷重心不相重合,这种因为外来影响而发生的偶极叫诱导偶极,诱导偶极与固有偶 极发生的力称诱导力 (3 )色散力 非极性分子之间也存在着互相招引力,非极性分子内部的原子核和电子都在不断地运动, 不断改动它们相对的方位。在某一会儿,分子的正电荷重心和负电荷重心已或许发生某 一会儿的不相重合,这就发生瞬间偶极。假如相邻分子也发生相应的瞬间偶极,互相取 向的瞬间偶极之间就发生招引力,这种招引力称为色散力。可近似以为,分子量越大, 它们的熔沸点就增高,它夸夸其谈存在于非极性分子之间也存在于极性分子之间、极性分子 与非极性分子之间 2009年7月16日周四 2 2.氢键 (1)构成 当氢原子与非金属性强的原子如氧 (或氟或氮)以共价键结组成水 (或HF或NH )分子 3 时,因为氧 (或氟或氮)的电负性较氢大得多 ∴它们的共用电子对就激烈地倾向氧 (或氟或氮)而使氢原子的核简直 “暴露”出来。 这样带正电的核就能与另一个水分子 (或HF或NH )中氧原子 (或氟或氮)的孤对电子 3 互相招引,而构成氢键 (2 )分子间氢键 使物质的熔、沸点升高,因为要使晶体熔化,液体气化,夸夸其谈要战胜范德华力,并且还 要战胜氢键。 ∴这类氢化物比本家元素的相应氢化物熔沸点要高 2009年7月16日周四 3 (3 )分子内氢键 使物质熔、沸点下降 (4 )氢键饱满性和方向性 饱满性:一个氢原子只能与一个Y原子 (指O、N、F)相结合 方向性:Y原子以负电荷散布得最多的部分 (一般是孤对电子)挨近H原子,并在或许范 围内孤对电子轨迹的对称轴尽量跟氢键方向省掉,这样成键才干最强 2009年7月16日周四 4 3.非惯例氢键 (1)芳香氢键和π氢键,X -H…π 在一个X -H…π氢键中,π键或离域π键系统作为质子的受体,由苯基等芳香环的离域π键 构成的X -H…π氢键,又称为芳香氢键 2009年7月16日周四 5 (2 )过渡金属氢键,X -H…M X -H…M氢键是惯例氢键的类似物,它在一个3c-4e系统的互相效果下,包含一个富电子 的过渡金属原子M作为质子受体 2009年7月16日周四 6 (3 )二氢键,X -H…H-E 一类E-Hσ键 (E为硼或过渡金属)起着共同的氢键受体效果,它指向惯例的质子给体, 如O—H和N-H基团,其成果X -H…H-E系统呈现近间隔的H…H触摸,称之为二氢键 ①N-H…H-B键 2009年7月16日周四 7 ②X -H…H-M键 X射线和中子衍射的研讨已证真实一些金属氢化物的押解物中存在着N-H…H-M和O- H…H-M二氢键,在其间氢化物配位基团M-H起着质子受体效果 2009年7月16日周四 8 (4 )反氢键 ①所谓的 “锂氢键”Li-H…Li-H,存在于设想的线性(LiH) 二聚体中。其内部的Li是缺 2 电子原子,而内部的H是富电子原子,在反氢键中起电子给体效果 H…Li间隔短于H和Li原子的范德华半径和,而Li-H…Li键近于直线 ②二氢键, 可方式上了解为由一个正常的氢键 和一个反氢键 组合而成 ③反氢键B--H…Na+存在于NaEt BH和Nb (hpp) 所构成的加合物中,式中hpp是1,3, 3 2 4 4,6,7,8-六氢-2H-嘧啶并-[1,2,-a]嘧啶(Hhpp)的负离子 2009年7月16日周四 9 二、杂化轨迹理论 1931年鲍林提出杂化轨迹理论,合理地解说了许多多原子分子的空间构型。 1.理论关键: (1)构成分子时,因为原子间的互相效果,使同一原子中能量附近的不同类型 原子轨迹,例如ns轨迹与np轨迹,发生混合,重新组合为一组新轨迹.称为杂 化轨迹。 (2 )杂化轨迹数目等于参与杂化的原子轨迹数目。如杂化轨迹中,所含本来轨 道的成分都相同为等性杂化;如有孤对电子参与杂化为不等性杂化。 (3 )杂化轨迹的电子云一头大,一头小,成键时使用大的一头,能够使电子云 堆叠程度更大,然后构成安稳的化学键。即杂化轨迹增强了成键才干。 2009年7月16日周四 10 3 2.sp 杂化:CH 的构成 4 激起 杂化 2p 2p sp3 杂化轨迹 2s 2s 成键 + 4H CH 分子 4 2009年7月16日周四 11 2 3.sp 杂化:BF 分子的构成 3 2p 2s 2p 2s 2p 2 sp 杂化轨迹 4.sp杂化:气态BeCl 分子的构成 2 2p 2s 2p 2s 2p sp杂化轨迹 3 3 2 3 3 2 5.有d轨迹参与的杂化轨迹(sp d、sp d 、sp d 、dsp 等) 三、路易斯结构式 1.设n 为价电子对数 (分子或离子中一切原子价电子数、离子的电荷总和被2除, v 奇数也算1对),nσ、 nπ 、 n 品味表明σ、π 、孤对电子对数,q表明分子式中重原l 子数目,h表明轻原子 (氢原子)数目, n = n +n +n v σ π l 重原子成环时: n =q +h,n =3q - n σ π v 重原子成链时: n =q+h-1,n =3q - n +1 σ π v 2.原子排布 (1)链状分子中,一般电负性较小的原子居中,而氢原子及电负性较大的原子 (如氧原子、氯原子等)则处于端基的方位。环状分子中,三元环一般不予考虑。 (2 )顺次排好的一切各个原子的相对方位后,两原子间以短线相连;孤对电子用 一对 “电子点”先从端基原子排起,顺次到各个原子 (每个原子周围应有4对电子, 氢原子为1对),使其到达所核算的孤电子对数目。 (3 )若不止一种结构时,应将一切结构逐个列出。对同一分子 (或离子)在这 几种或许的排布中,互彼此为共振体。 2009年7月16日周四 15 例:HNO 能够写成三个共振体结构: 3 3.遵守鲍林电中性原理———低的方式电荷数 方式电荷应等于元素原子的价电子数减去成键电子数和自身含有的未参与成键的 电子数 例: 各元素原子的方式电荷核算: QF (H)=1-1=0 QF (N)=5-4 =+1 QF (O )(1)=6-2 -4 =0 QF (O )(2 )=6-2 -4 =0 QF (O )(3 )=6-1-6 =-1 2009年7月16日周四 16 方式电荷是分子安稳性的标志。若一个分子的路易斯结构中各元素原子的方式电荷 为零,这种结构式是最安稳的;若两相邻原子间的方式电荷为同号,这种结构是不 安稳的,可不予考虑。显着, HNO 的Ⅲ是不合理的。 3 4.书写共振体结构式留意点: a.核间相对方位要固定,不包含同分异构体。 b.孤对电子数有必要相同。 c.元素一般遵从八隅体规矩,但Be、B等 “缺电子”原子能够少于四对电子, “富 电子”原子可多于四对电子。 d.每个原子的方式电荷为零的结构最安稳,其次是负电荷坐落电负性较大的原子上 的结构,要防止单个原子上堆集过多的方式电荷。 e.共振的打破应了解为 “介于其间的过渡形状”。 2009年7月16日周四 17 四、价层电子对互斥模型 (VSEPR ) 猜测简略共价分子的几许构型,关于较杂乱分子结构的判别力不从心 依据价键理论的最大堆叠原理,中心原子A与每个配位原子B之间只能并且必定 要构成一个σ键,除此之外,A、B原子价层轨迹中单电子就只能构成π键或大π键。 因为π键或大π键的构成不会对分子的几许构型发生显着影响 (它主要是影响键长 和键能,尽管会对键角有所影响,但不会改动分子的根本构型) ∴VSEPR所指的决议分子几许构型的 “中心原子价层电子对”应特指中心原子同 各配位原子构成σ键的共用电子对和中心原子未成键的孤电子对。 对AB 型分子: n σ键电子对数=配位原子的数目,即n值。 A的孤电子对数=(A的价电子数-A的成键电子数)/2 =(A的价电子数-B的单电子总数)/2 按上式求算若得出有小数 (如0.5),可进为整数 (1)。 关于AB 型离子来说,若为阴离子,上式中 “A的价电子数”项要加上负电荷数; n 若为阳离子,则减去正电荷数。 2009年7月16日周四 18 例:ClF3 90 °孤电子对-孤电子对 ﹥孤电子对-成键电子对 ﹥成键电子对-成键电子对 ∴a 2009年7月16日周四 19 中心原子价层电子对总数与杂化方式的联系 依据中心原子的价层电子对总数判别出它的杂化轨迹总数今后,就很简单确认出它的杂 化方式 分子内部价键结构的估测 根本思路:求出中心原子的价层电子对总数 (包含σ键电子对数和孤电子对数),并据此 判别出分子的几许构型、中心原子的杂化方式及其价电子在杂化轨迹和非杂化轨迹中的 排布状况。在此根底上,再合理估测出分子的内部结构。 2009年7月16日周四 20 离域π键 构成条件: ①这些原子都在同一平面上 ②这些原子有互相平行的p轨迹 ③这些p轨迹上的电子总数目小于p轨迹数目的2倍 (确保成键分子轨迹中电子数大于反键 分子轨迹中电子数,即π键键级>0 ) 例如: O C O 2个 4 3 2009年7月16日周四 21 五、等电子体 1919年Langmuir提出 “等电子体原理”: 具有相同通式AXm,总价电子数又持平的分子或离子往往具有相同的结构 几类常见的等电子体: 二原子10电子:N 、CO、C 2 -、NO+、CN- 共价叁键 2 2 三 原子16电子:CO 、N O、N -、NO +、OCN-、SCN-、气态BeCl 、 2 2 3 2 2 直线电子:O 、NO -、SO 折线 电子:NO -、CO 2-、BO 3-、BF 及气态SO 平面三 角型 3 3 3 3 3 2009年7月16日周四 22 四原子26 电子:ClO3-、SO32-、BrO3-、IO3-、XeO3 三角锥构型 五原子8 电子:BH -、CH 、NH +、SiH 、PH + 四面体构型 4 4 4 4 4 五原子32 电子:ClO4-、SO42-、PO43-、SiO44-、SiF4 四面体构型 七原子48 电子:AlF 3-、SiF 2-、PF -、PCl -、SF 、IO(OH) 八面体构型 6 6 6 6 6 5 依照Grimm的提法:O-和F、Cl、NH 适当,O和NH、CH 适当 2 2 NOCl (氯化亚硝酰)可看作NO2 -中的一个O-换成一个Cl,也为折线型 NO Cl NO -;COCl CO 2 -,平面三角构型 2 3 2 3 2009年7月16日周四 23 六、分子轨迹理论 1932年,美国R. S. Mulliken, F. Hund 1.分子轨迹:分子中的电子在空间的运动状况 2. 分子轨迹的构成: 分子轨迹是由不同原子间的原子轨迹线性组合而成。分子轨迹的数目和组合前的 原子轨迹数目持平。 3. 原子轨迹组组成有用的分子轨迹时契合三条准则: (1)对称性匹配准则 原子轨迹叠加成分子轨迹时,只能是同号叠加或异号叠加,不能既同号叠加 又异号叠加。 2009年7月16日周四 24 同号堆叠 ——成键 异号堆叠 ——反键 b、d、e契合 a、c不契合 2009年7月16日周四 25 (2)能量附近准则 只要能量附近的原子轨迹才干组组成有用的分子轨迹。 同核双原子分子,使用相同的原子轨迹组合。异核双原子分子,使用价层原子轨迹 组合。 反键 反键 1s 2px 2py 2pz 非键 2px 2py 2pz 1s 非键 成键 成键 2s 非键 非键 2s AO MO AO AO MO AO H HF F H HF F 2009年7月16日周四 26 (3) 最大堆叠准则 在对称性匹配的条件下,原子轨迹的堆叠程度越大,组组成的分子轨迹能量下降得 越多,构成的化学键越安稳。 4.电子在基态分子的分子轨迹中填充遵从能量最低原理、泡利原理和洪特规矩 5.分子轨迹按轨迹的能量巨细分为成键轨迹、反键轨迹和非键轨迹 (1)成键轨迹:组合得到的分子轨迹的能量比组合前的原子轨迹能量低 (2)反键轨迹:组合得到的分子轨迹的能量比组合前的原子轨迹能量高 (3)非键轨迹:组合得到的分子轨迹的能量跟组合前的原子轨迹能量没有显着差异 2009年7月16日周四 27 同核双原子分子 s-s原子轨迹堆叠 2009年7月16日周四 28 同核双原子分子p-p原子轨迹堆叠 2009年7月16日周四 29 s-p原子轨迹堆叠 2009年7月16日周四 30 p-d原子轨迹堆叠 2009年7月16日周四 31 d-d原子轨迹堆叠 2009年7月16日周四 32 6.同核双原子分子的分子轨迹能级排布 1~7号元素 

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