多原子分子的结构.pptx
《多原子分子的结构.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《多原子分子的结构.pptx(91页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、,乙 炔,乙 烯,甲烷,第五章 多原子分子的结构,主 要 内 容,5.1 杂化轨道理论5.2 定域和离域MO及饱和多原子分子结构5.3 缺电子分子的结构,5.1 杂化轨道理论,5.1.1 多原子分子的成键类型5.1.2 杂化轨道理论提出的实验基础5.1.3 杂化轨道理论5.1.4 等性杂化和不等性杂化,引言,引言,在量子力学的研究中,应首先明确研究对象的几何构型。,【回顾】,(1)一维势阱,(2)原子(单电子原子和多电子原子),一维线型,球形,引言,(3)双原子分子:,直线形,(4)接下来要学习的多原子分子:,三原子分子:,更多个原子组成的分子:,直线形,角形(键角?),几何构型更加复杂!,解
2、释多原子分子的几何构型:,杂化轨道理论,(较复杂),价键理论,价层电子对互斥理论,(骨架结构),5.1.1 多原子分子的成键类型,A,中心原子和相邻原子之间有且仅有一根键,1.两相邻原子之间必形成键,分子中所有键的空间位置都确定,其几何构型(即骨架结构)也就确定了。,【练习】CO2分子中,有几根与C原子相连的键?CH4呢?,5.1.1 多原子分子的成键类型,2.还可能有键(或大键),C C,H,H,H,H,CC,C C,H,H,H,H,H,H,乙烯,丁二烯,如果相邻两个原子均存在垂直分子平面、彼此平行的p轨道,就有可能“肩并肩”形成键;,如果连续排列的多个原子均存在垂直分子平面、彼此平行的p轨
3、道,就有可能“肩并肩”形成离域键,(1)价键理论处理H2O分子,O:1s22s22px22py12pz1,H:1s1,py与pz夹角为90o,但实验证实水分子HOH键角是104.28,5.1.2 杂化轨道理论提出的实验基础,(2)价键理论处理NH3分子,N:1s22s22px12py12pz1,H:1s1,p轨道相互间夹角为90o,但氨分子HNH的角度是106o47,N,5.1.2 杂化轨道理论提出的实验基础,CH4分子,C:1s22s22px12py1,H:1s1,根据价键理论,C原子只能和2个H原子结合。,5.1.2 杂化轨道理论提出的实验基础,(3)价键理论处理CH4分子,实验证实,C原
4、子实际上和4个H原子结合!,为了解释这些“异常”的现象,1931年由鲍林、斯莱脱等人在价键理论的基础上提出了杂化轨道理论(Hybrid Rrbital Theory)。,5.1.2 杂化轨道理论提出的实验基础,5.1.3 杂化轨道理论,1.杂化轨道理论要点:,组、,一、,跃,强、,形、,键,2.对杂化轨道理论的补充说明,1.杂化轨道理论要点,(1)形成分子时,中心原子的n 个类型不同、能量相近的AO经线性组合得到n 个正交归一化的AO杂化轨道。,k:第k个杂化轨道,i:第i个原子轨道,cki:第k个杂化原子轨道中第i个原子轨道前的系数,cki 2:第i个原子轨道在第k个杂化轨道中的成分,轨道数
5、目守恒,“每个杂化轨道的各原子轨道的系数平方和为1”,例,第2个杂化轨道中,px轨道的成分是多少?,每个杂化轨道的各原子轨道的系数平方和为1,原子轨道线性组合成杂化轨道不同于LCAO-MO,不同原子的AO(n个),n个MO,同一个原子的n个AO,n个杂化轨道(新的AO),px、py、pz的线性组合,仍具有p轨道的性质,即能量不改变,仅方向改变。,这种线性组合,不能称为“杂化”!(至少要有一个不同类型的轨道),对“能量相近、类型不同”的说明,s-p 型杂化轨道(如sp、sp2、sp3),通式:,:杂化轨道中的s原子轨道成分;:杂化轨道中的p原子轨道成分。,s-p杂化轨道的杂化指数n等于杂化轨道中
6、p 成分与s 成分之比:,【杂化指数】,sp 杂化:,sp2 杂化:,sp3 杂化:,s-p杂化轨道的杂化指数n等于杂化轨道中p 与s 成分之比:,s-p 型杂化轨道(如sp、sp2、sp3),【补充知识】H2O中O原子成键轨道的杂化类型为sp4,非键轨道的杂化类型为sp2.33(一般,两者均近似当作sp3)。,(2)单位轨道贡献为1,即每个参加杂化的原子轨道,在所有n个杂化轨道中该轨道成分之和必为1。,k:第k个杂化轨道,i:第i个原子轨道,1.杂化轨道理论要点,例,sp2杂化,横竖都是一,(3)原子轨道杂化时,可能会使原已成对的电子激发到空轨道而形成单电子,其激发所需能量可由杂化轨道成键时
7、所放出的能量予以补偿。,例CH4:,2s,px,py,pz,sp3,C的基态,杂化,形成杂化轨道,1.杂化轨道理论要点,(4)杂化轨道有更强的成键能力。杂化后的原子轨道沿一个方向更集中地分布,当与其他原子成键时,重叠部分增大,成键能力增强。,成键能力顺序:,sp3 sp2 sp p s,例 sp,1.杂化轨道理论要点,sp 直线形,sp2 正三角形,sp3 正四面体,dsp2 正方形,d2sp3sp3d2 正八面体,:,:,(5)杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布,使轨道间电子排斥最小,从而形成稳定的分子构型。,1.杂化轨道理论要点,键,必,非键(安排孤对电子),(配位)键,必,杂化轨道,(
8、配位)键,(6)杂化轨道一定不会形成键,应成键或非键,(“不允许单电子杂化轨道不成键”),(“不允许空的杂化轨道不成键”),1.杂化轨道理论要点,2.对杂化轨道理论的补充说明,A,所有键均来自杂化轨道,(1)多原子分子中的键与杂化轨道的关系,【练习】CH4分子中的C是sp、sp2还是sp3杂化呢?,sp3杂化,中心原子杂化轨道的数目与该原子相邻原子的数目,(因为杂化轨道键或非键),2.对杂化轨道理论的补充说明,(2)杂化轨道键+非键,sp3,H2O中的O原子是sp、sp2还是sp3杂化呢?,【例】,类似地,NH3 H2O,HF的中心原子也是sp3,成键能力:,sp3 sp2 sp,O:,(3)
9、有键或离域键形成的情况,【例】O3中心O原子的杂化类型?,O,为何不是sp杂化呢?,成键能力:sp2 sp,2.对杂化轨道理论的补充说明,写出中心原子的价电子组态,对于多原子分子:,确定多原子分子的中心原子,考虑电子的跃迁(或挤入),判断杂化类型时应考虑三方面,2)能否形成键或离域键,确定几何构型,运用杂化轨道理论判定多原子分子几何构型的步骤,3)是否选择成键能力更强的杂化类型,1)不能违背要点(6),5.1.4 等性杂化与不等性杂化,sp2等性杂化,在中心原子的几个杂化轨道中,参与杂化的s、p、d等成分相等,称为等性杂化轨道,否则称为不等性杂化轨道。,等性杂化和不等性杂化的判据,(1)其杂化
10、轨道的数目=与该原子相邻原子(或基团)的数目,对于多原子分子的中心原子:,(2)相连的均为同一种原子(或同一种基团),如,CH4分子,(1)和(2)中任有一条未能满足,均为非等性杂化,如,NH3、H2O、CH3Cl分子,(1)和(2)两条同时满足,称为等性杂化,px,s,sp杂化:,sp,(1)sp等性杂化(s+px),一个s轨道与一个px轨道杂化形成二个杂化轨道,每个杂化轨道都含有s/2和p/2成分,sp等性杂化轨道特点:杂化轨道间夹角180o,直线构型,例 气态BeH2分子,H,sp 杂化轨道,H,Be,H-Be-H,未杂化轨道py,pz,Be价层电子:,2s2,sp杂化,(等性),例 乙
11、炔(C2H2),H,C,1s,H,C,1s,py,形成键,pz,形成键,sp 杂化轨道,sp 杂化轨道,C价层电子:,2s22p2,sp杂化,(非等性),C2H2分子,例 CO2分子,C,OCO,.,.,.,.,.,.,2个键2个,C价层电子:,2s22p2,sp杂化,(等性),一个s轨道与两个p轨道(px+py)杂化形成三个杂化轨道,每个杂化轨道都含有1/3 s和2/3 p成分。,px,py,s,sp2 杂化:,k=1,2,3,sp2等性杂化轨道特点:杂化轨道间夹角120o,分别指向平面正三角形的三个顶点。,(2)sp2等性杂化(s+px+py),sp2,例 BF3分子,B价层电子:,2s2
12、2p1,3个键和1个,B,sp2杂化,(等性),例 乙烯(C2H4),1s,1s,1s,1s,C价层电子:,2s22p2,C,C,H,H,H,H,sp2杂化,(非等性),例 苯(C6H6),每个C原子都采用sp2杂化,分别与另二个C的sp2轨道和H的1s形成三个键。剩余的p轨道形成离域键,C价层电子:,2s22p2,sp2杂化,(非等性),例 丙二烯(C3H4),C价层电子:,H2CCCH2,H2CCCH2,C价层电子:,2s22p2,2s22p2,sp杂化,(等性),sp2杂化,(非等性),丙二烯(C3H4),C C C,H,H,H,H,sp杂化,提醒:注意丙二烯和1,3-丁二烯的区别,两个
13、轨道相互垂直,py,px,pz,s,一个s轨道与三个p轨道杂化形成四个杂化轨道,每个杂化轨道都含有1/4 s和3/4 p成分,k=1,2,3,4,(3)sp3等性杂化(s+px+py+pz),sp3杂化:,sp3,sp等性杂化轨道特点:杂化轨道间夹角109o28,分别指向正四面体的四个顶点。,例 CH4分子,C价层电子:,2s22p2,H,H,H,H,sp3杂化,(等性),例 C2H6分子,H,H,H,H,H,H,C价层电子:,2s22p2,sp3杂化,(非等性),一些采用sp3杂化的四面体构型的分子(可能是离子),(a)NH4+:,N+,【提醒】将分子所带电荷归结到中心原子上,2s22p2,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 原子 分子 结构
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6560841.html