大学化学分子结构课件.ppt

1、4.4 离子化合物离子化合物4.5 共价化合物共价化合物4.6 杂化轨道理论杂化轨道理论4.7 分子间力和氢键分子间力和氢键学习要求：学习要求：1.掌握离子键理论的基本要点，理解决定离子化掌握离子键理论的基本要点，理解决定离子化合物性质的因素及离子化合物的特征；合物性质的因素及离子化合物的特征；2.掌握电子配对法及共价键的特征；掌握电子配对法及共价键的特征；3.掌握、运用杂化轨道理论来解释一般分子的构掌握、运用杂化轨道理论来解释一般分子的构型；型；4.掌握分子轨道理论的基本要点，并能用其来处掌握分子轨道理论的基本要点，并能用其来处理第一、第二周期同核双原子分子；理第一、第二周期同核双原子分子；

2、5.了解离子极化、分子间力的概念，掌握分子间了解离子极化、分子间力的概念，掌握分子间力的类型掌握氢键的形成和特征。力的类型掌握氢键的形成和特征。分子结构的研究内容包括化学键的类分子结构的研究内容包括化学键的类型及其性质、分子的空间构型、分子间力、型及其性质、分子的空间构型、分子间力、分子的结构与物质的性质的关系等。分子的结构与物质的性质的关系等。分子中直接相邻的原子间的强烈相互分子中直接相邻的原子间的强烈相互作用力称为作用力称为化学键化学键。化学键可分为。化学键可分为离子键、离子键、共价键共价键、金属键等。、金属键等。一、离子键的形成一、离子键的形成 离子键理论的基本要点：当电负性很小的离子键

3、理论的基本要点：当电负性很小的金属原子和电负性很大的非金属原子相互靠近金属原子和电负性很大的非金属原子相互靠近时，前者易失去电子形成具有稳定电子结构的时，前者易失去电子形成具有稳定电子结构的阳离子，后者易得到电子形成具有稳定电子结阳离子，后者易得到电子形成具有稳定电子结构阴离子。而正、负离子靠构阴离子。而正、负离子靠静电引力静电引力作用结合作用结合在一起，这种静电引力作用称为在一起，这种静电引力作用称为离子键离子键。如。如NaClNaCl的形成。的形成。7.1 离子键离子键 Cl e Cl-1s22s22p63s23p5 1s22s22p63s23p6 (=3.0)ArNa+Cl-Na+Cl-

4、Na+Cl-静电引力静电引力 离子键离子键 Na -e Na+1s22s22p63s1 1s22s22p6 (=0.9)Ne 由离子键形成的化合物叫离子化合物，它们以由离子键形成的化合物叫离子化合物，它们以离子晶体存在，如离子晶体存在，如NaCl。A、A金属阳离子（金属阳离子（Be除外）与除外）与A非金属阴离子可形成典型的离子型化合非金属阴离子可形成典型的离子型化合物。物。在离子晶体中无法在离子晶体中无法分辨出一个个独立的分辨出一个个独立的“分子分子”。所以，。所以，NaClNaCl、KClKCl均为化学式，而非均为化学式，而非分子式。分子式。NaCl晶体结构晶体结构(红球红球Na+,绿球绿球

5、Cl-)二、离子键的特征二、离子键的特征 (1)离子键的本质是静电引力离子键的本质是静电引力 (2)无方向性和饱和性：无方向性和饱和性：(3)键的离子性大小取决于电负性差值大小键的离子性大小取决于电负性差值大小 电负性差值越大，相互作用越强。典电负性差值越大，相互作用越强。典型的离子化合物也有共价成分。型的离子化合物也有共价成分。离子的性质很大程度上决定着离子型化合物离子的性质很大程度上决定着离子型化合物的性质。的性质。1.离子电荷：离子电荷：离子电荷越高、静电引力越强，离子电荷越高、静电引力越强，则离子键越强，相应化合物熔点越高。则离子键越强，相应化合物熔点越高。2.离子半径：离子半径：根据

6、根据正、负离子的核间距即正、正、负离子的核间距即正、负离子的有效半径之和测得。离子半径越小，负离子的有效半径之和测得。离子半径越小，离子间吸引力越大，相应化合物熔点也越高。离子间吸引力越大，相应化合物熔点也越高。二、离子的特征二、离子的特征离子半径变化的规律：离子半径变化的规律：同族元素离子半径从上而下递增。同族元素离子半径从上而下递增。如如 r(Li+)r(Na+)r(K+)r(Rb+)r(Cs+)r(F-)r(Cl-)r(Br-)r(Mg2+)r(Al3+)r(F-)r(S)r(Fe3+)r(Fe2+)r(Fe)单原子负离子常为单原子负离子常为8电子构型。电子构型。单原子阳离子可分以下几种

7、：单原子阳离子可分以下几种：2电子构型（电子构型（1S2）：）：Li+、Be2+、B3+8电子构型（电子构型（nS2nP6）：）：Na+、Al3+917电子构型（电子构型（nS2nP6nd19）：）：Fe2+Mn2+3.离子的电子构型：离子的电子构型：即形成离子后的电子构即形成离子后的电子构型。型。18电子构型电子构型(nS2nP6nd10)：Zn2+,Hg2+,Cu2+（18+2）电子构型）电子构型(n-1)S2(n-1)P6(n-1)d10nS2：Pb2+、Sn2+离子的电子构型不同，对键型及性质影响很大离子的电子构型不同，对键型及性质影响很大.不同电子构型阳离子对同种负离子的作用力：不同

8、电子构型阳离子对同种负离子的作用力：8e构型构型 917 e构型构型 HClHBrHI 对于多原子分子对于多原子分子:含极性键的多原子分子不一定含极性键的多原子分子不一定是极性分子，还与分子的空间构型有关系是极性分子，还与分子的空间构型有关系如：如：CH4 CCl4 无极性，无极性，CHCl3 有极性有极性化学键的极性与分子极性的关系化学键的极性与分子极性的关系非极性分子的瞬时偶极之间非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用的相互作用+_一大段时间内的大体情况一大段时间内的大体情况每一瞬间每一瞬间+_+_+_+_ 二、分子间力二、分子间力（1）色散力）色散力:由于由于瞬时偶极瞬时偶极而产生的分子间而

9、产生的分子间相互作用。相互作用。定义定义:分子间的相互作用称为分子间力，分子间的相互作用称为分子间力，又叫范德华力。又叫范德华力。决定诱导作用强弱的因素：决定诱导作用强弱的因素：极性分子的偶极矩：极性分子的偶极矩：愈大，诱导作用愈强。愈大，诱导作用愈强。非极性分子的变形性：非极性分子的变形性：愈大，诱导作用愈强。愈大，诱导作用愈强。分子离得较远分子离得较远分子靠近时分子靠近时+_+_+_（2）诱导力：）诱导力：由于由于诱导偶极诱导偶极而产生的分子而产生的分子间相互作用力。间相互作用力。（3）定向力：定向力：由于由于固有偶极固有偶极的取向而引起的取向而引起的分子间的作用力。的分子间的作用力。+_

10、+_+_+_+_+_分子离得较远分子离得较远定向定向诱导诱导分子极性分子极性色散作用色散作用 诱导作用诱导作用 取向作用取向作用 非非-非非 非非-极极 极极-极极 分子间力是三种吸引力的总称，其大分子间力是三种吸引力的总称，其大小一般为几小一般为几 kJmol1，比化学键小，比化学键小 12 个数量级。个数量级。分子间力的特点：分子间力的特点：不同情况下，分子间力的组成不同。不同情况下，分子间力的组成不同。分子间力作用的范围很小分子间力作用的范围很小(一般是一般是300500pm)。分子间作用力较弱，既无方向性又无饱分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。和性。分子量分子量色散作用色散作用分

11、子间力分子间力沸点熔点沸点熔点水中溶解度水中溶解度HeNeAr Kr Xe小小大大小小大大小小大大低低高高小小大大 决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。要因素。分子间力的意义：分子间力的意义：H2O、HF和和NH3的沸点为何反常的高？的沸点为何反常的高？原因原因存在存在氢键氢键。氢键的形成条件：氢键的形成条件：分子中有分子中有电负性大、半径小电负性大、半径小且有且有孤对电子孤对电子的元素的元素 (F，O，N)；有和上述原子以共价键相连的有和上述原子以共价键相连的H原子原子 氢

12、键是一种很弱的键氢键是一种很弱的键 具有饱和性和方向性具有饱和性和方向性氢键的特点：氢键的特点：氢键的定义：氢键的定义：与电负性大的原子结合的氢原子和另一电负与电负性大的原子结合的氢原子和另一电负性大的原子的孤对电子间的静电引力性大的原子的孤对电子间的静电引力.XH Y （X,YF,O,N）氢键的方向性氢键的方向性是指是指XH Y三个原子三个原子在同一直线。因为在同一直线。因为H原子体积很小，为了减原子体积很小，为了减小小X,Y原子负电荷之间的排斥力，它们应尽原子负电荷之间的排斥力，它们应尽量远离。量远离。氢键的饱和性氢键的饱和性是指每一个是指每一个XH只能与只能与一个一个Y原子形成氢键。原子

13、形成氢键。FF（O、N）HFH 除了除了HF、H2O、NH3 有有分子间氢键分子间氢键外，外，在有机羧酸在有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。二聚体。HCOOHHOOHC 除了分子间氢键外，除了分子间氢键外，还有还有分子内氢键分子内氢键。例如，。例如，硝酸的分子内氢键使其硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。熔、沸点较低。2 氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响 对熔、沸点的影响对熔、沸点的影响 使熔沸、点显著升高。使熔沸、点显著升高。对溶解度的影响对溶解度的影响 极性溶剂中，如果溶剂

14、与溶质分子间形成极性溶剂中，如果溶剂与溶质分子间形成氢键，促使分子间的结合，有利于溶解。如氢键，促使分子间的结合，有利于溶解。如NHNH3 3极易溶于水。极易溶于水。对生物体的影响对生物体的影响 蛋白质和核酸分子内或分子间都存在大蛋白质和核酸分子内或分子间都存在大量的氢键。量的氢键。例：例：比较邻硝基苯酚和对硝基苯酚的沸点高低比较邻硝基苯酚和对硝基苯酚的沸点高低 OHNO3OHNO3 形成分子间氢键形成分子间氢键形成分子间氢键形成分子间氢键 和分子内氢键和分子内氢键 汽化时只需破坏分子内氢键汽化时只需破坏分子内氢键1下列化合物中，有分子内氢键的化合物是下列化合物中，有分子内氢键的化合物是（）A

15、 H2O B NH3 C CH3F D HNO3 2干冰升华吸收能量以克服（干冰升华吸收能量以克服（）A 键能键能 B 取向力取向力 C 诱导力诱导力 D 色散力色散力自测题：自测题：DD3.下列各组判断中，不正确的是（下列各组判断中，不正确的是（）A CH4，CO2，BCl3非极性分子非极性分子 B CHCl3，HCl，H2S极性分子极性分子 C CH4，CO2，BCl3，H2S非极性分子非极性分子 D CHCl3，HCl极性分子极性分子4.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A 色散力仅存在于非极性分子之间色散力仅存在于非极性分子之间 B 极性分子之间的作用力称为定向力极性分子之间的

16、作用力称为定向力 C 诱导力仅存在于极性分子于非极性分子之诱导力仅存在于极性分子于非极性分子之间间 D 分子量小的物质，其熔点、沸点也会高于分子量小的物质，其熔点、沸点也会高于分子量大的物质分子量大的物质CB5.下列各体系中，溶质和溶剂分子之间，三下列各体系中，溶质和溶剂分子之间，三种范德华力和氢键都存在的是（种范德华力和氢键都存在的是（）A I2的的CCl4溶液溶液 B I2的酒精溶液的酒精溶液 C 酒精的水溶液酒精的水溶液 D CH3Cl的的CCl4溶溶液液6.H2O分子中分子中O原子的杂化轨道是（原子的杂化轨道是（）；）；BeCl2分子中分子中Be原子的杂化轨道是（原子的杂化轨道是（）；）；CCl4分子中分子中C原子的杂化轨道是（原子的杂化轨道是（）；）；A s p B s p2 C s p3 D d s p2 CCAC