化學(xué)鍵分子間力課件

化學(xué)鍵分子間力高分子材料★

化學(xué)鍵——分子或晶體中相鄰原子或離子間的強(qiáng)烈吸引作用力★化學(xué)鍵的基本類(lèi)型：

離子建、共價(jià)鍵、金屬鍵1.離子鍵與離子結(jié)構(gòu)1）離子鍵的形成與特性一、化學(xué)鍵2)離子鍵的特征:★離子鍵的本質(zhì)是靜電作用力，只有電負(fù)性相差較大的元素之間才能形成離子鍵。

★離子鍵是極性鍵。

★離子鍵無(wú)方向性，無(wú)飽和性。2）離子的電子層結(jié)構(gòu)2.共價(jià)鍵與離子結(jié)構(gòu)1）概述共價(jià)鍵形成的根本動(dòng)力是：原子中電子能級(jí)(體系能量)在形成分子后，會(huì)進(jìn)一步降低：ABB原子A原子B分子AEH2Cl2N2HClH2O--------1.Lewis共價(jià)鍵概念——共用電子對(duì)例Cl2:17Cl1s22s22p63s23p5C2H2：

6C1s22s22p2BF3：

9F1s22s22p55B1s22s22p1

Cl─ClH-C≡C-H

F│B

╱╲FF（價(jià)鍵理論）電子配對(duì)分子軌道雜化理論（指原子軌道雜化）研究原子結(jié)合形成分子的理論方法,目前主要有兩種：價(jià)鍵(ValenceBondTheory，

VB)理論

和

分子軌道(MoleculeOrbitalTheory,MO)理論MO的數(shù)學(xué)處理較容易,因此在理論化學(xué)界更受重視但MO物理圖象不如VB理論清晰,一般的化學(xué)工作者,從定性的角度，更易接受VB理論的描述和結(jié)論不過(guò),VB理論尚不如MO理論完善(MO不是本課程的要求)這里只概略介紹VB理論的基本思想和主要結(jié)論2）價(jià)鍵理論：海特勒和倫敦二人提出原子的排斥態(tài)和基態(tài)的概念。隨著量子力學(xué)的發(fā)展，進(jìn)一步發(fā)展成為雜化軌道理論。兩個(gè)氫原子的1s電子自旋方向相同(推斥態(tài))兩個(gè)氫原子的1s電子自旋方向相反（基態(tài)）（1）氫分子共價(jià)鍵的形成——共價(jià)鍵的本質(zhì)E/kj.molEA

ES★

共價(jià)鍵——原子之間由于成鍵電子的原子軌道發(fā)生重疊而形成的化學(xué)鍵r=74pm(a0=53pm)Es=-458kj·mol-1能量曲線(xiàn)

R/pm排斥態(tài)基態(tài)4、原子軌道重疊程度越大，共價(jià)鍵越牢固。

——原子軌道最大重疊原理（2）理論要點(diǎn)1、自旋相反的單電子配對(duì)成鍵，有單電子的原子靠近時(shí)，e以自旋相反的方式配對(duì)成鍵——電子配對(duì)原理

表明:有多少單電子,能形成多少個(gè)鍵

化學(xué)鍵的飽和性2、原子形成分子時(shí)，按電子云重疊最大的方向成鍵

化學(xué)鍵的方向性3、原子軌道同號(hào)重疊;價(jià)軌道能量接近原則(都容易滿(mǎn)足)++yxy-+-yxy--++yxy++--二者都滿(mǎn)足:

最大重疊、同號(hào)重疊。

鍵(頭對(duì)頭)e云在核連線(xiàn)軸線(xiàn)上密度最大

鍵(肩并肩)e云在與核連線(xiàn)垂直的平面上密度最大ψ=-ψ,∵|ψ|2=|-ψ|2yx++-yx++-如上圖等等，則不允許：

異號(hào)非最大重疊（3）共價(jià)鍵的特征飽和性——一個(gè)電子與另一個(gè)自旋反向的電子配對(duì)后，不能再與第三個(gè)電子配對(duì)成

方向性——沿軌道的伸展方向重疊,同號(hào)重疊

例H2S16S：3s23p4

H：1s1

↑↓↑↑

↑↓3px3py3pz

3s

共價(jià)鍵的極性

極性共價(jià)鍵——成鍵原子的電負(fù)性不同共價(jià)鍵HClH2

非極性共價(jià)鍵——成鍵原子的電負(fù)性相同

H2Cl2（4）共價(jià)鍵的類(lèi)型1）σ鍵

2）π鍵兩種共價(jià)鍵的區(qū)別

119.3o180o120o104.5o107.3o109.47o如:SO2CO2C6H6H2ONH3CH43）雜化軌道理論

既然在路易斯的基礎(chǔ)上，結(jié)合軌道雜化理論采用量子力學(xué)的計(jì)算方法進(jìn)一步發(fā)展為VB（電子配對(duì)法）法，其實(shí)，電子配對(duì)過(guò)程就是原子軌道雜化的過(guò)程，前者引起了后者，因此，必要對(duì)原子軌道的雜化過(guò)程作一了解。

1932年美國(guó)化學(xué)家鮑林提出了雜化軌道理論。

如s與p亞層的能量就接近，因此可雜化s+px電子云

定義:

(原子在相互結(jié)合成鍵過(guò)程中,原來(lái)能量接近)的原子軌道要重新混合,形成新的原子軌道,稱(chēng)為雜化軌道

雜化

雜化軌道理論要點(diǎn)sp雜化sp2雜化雜化的類(lèi)型有：雜化軌道的形狀如何判斷分子中原子是否雜化和采用何種雜化？原則是:

1、有機(jī)分子中C原子都雜化,因?yàn)镃總是4價(jià)而不是2價(jià)2、化學(xué)鍵數(shù)目超過(guò)中心原子的單電子數(shù)，也都雜化3、實(shí)測(cè)幾何構(gòu)型與VB理論預(yù)期不符合時(shí),如H2O、NH3；記住這2個(gè)特例,推斷其它,舉一反三

4、雜化軌道都形成

鍵

因?yàn)椋篤B要求最大重疊，而除s外，p只能頭對(duì)頭[1個(gè)]和肩并肩。肩并肩要求軌道平行，而1條雜化軌道一旦形成

鍵，其余并不具備相互平行的條件又因?yàn)閮蓚€(gè)原子之間只能有一個(gè)

鍵，所以中心原子與多少個(gè)其它原子相連接，必定有多少個(gè)

鍵，這便是雜化軌道的數(shù)目

我們已經(jīng)十分清楚：對(duì)于等性雜化，sp、sp2、sp3分別有2、3、4條雜化軌道；反之，有2、3、4條雜化軌道，必然對(duì)應(yīng)sp、sp2、sp3雜化解：

由于分子中C1和C2分別連接4個(gè)和3個(gè)其它原子，因此雜化軌道數(shù)分別是4和3,從而C1采取sp3和C2sp2雜化，由此可以確定C1周?chē)逆I角接近109o28’;C2周?chē)逆I角接近120o分子形狀如圖所示:

H

H||H

C1

C2

O|H

~120o~109.5o

例：判斷CH3CHO的結(jié)構(gòu)式、各鍵角的近似值,畫(huà)出分子形狀示意圖二、分子間力和氫鍵

1.分子間作用力：色散力、誘導(dǎo)力、取向力特點(diǎn)：（1）本質(zhì)——弱的靜電引力（2）分子間作用力較弱分子間力＜10kj·mol-1

共價(jià)鍵鍵能：102

kj·mol-1

離子鍵晶格能：102~103

kj·mol-1（3）分子間力作用范圍5×10-10pm非極性分子之間極性和非極性分子之間極性分子之間色散力誘導(dǎo)力三、高分子材料作業(yè)：P112練習(xí)題之1（1.2.3）、2、3題

本章小結(jié)知識(shí)要點(diǎn)：?

測(cè)不準(zhǔn)原理，原子核外電子運(yùn)動(dòng)的不確定性；?電子運(yùn)動(dòng)的特征：波粒二象性；?波函數(shù)表達(dá)的意義，原子軌道（指核外電子可能出現(xiàn)的空間范圍而不是軌跡）；?四個(gè)量子數(shù)的符號(hào)和表示的意義，電子組態(tài)表示的意義；?多電子原子能級(jí)次序和能級(jí)交錯(cuò)，核外電子排布原則及方法，原子核外電子排布式及原子和離子的外層電子排布式，未成對(duì)電子數(shù)；?核外電子排布和元素周期律間的關(guān)系，屏蔽效應(yīng)和有效核電荷的確定方法，周期表的劃分，理解元素金屬性、非金屬性的變化規(guī)律；?一些金屬化合物合金（混合物合金、固溶體合金）的性質(zhì)并了解其原因和應(yīng)用；?原子的基態(tài)、激發(fā)態(tài)和能級(jí)躍遷，光譜分析，可見(jiàn)、紫