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无机化学课件6-精简版.ppt

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第六章 分子结构,什么是化学键?,钠(a) 、氯化钠(b)的电导率,,化学键的定义和分类,2H2 + O2 = 2H2O化学键是指分子中两个相邻原子之间强烈的相互吸引力。 基本化学键: 离子键 共价键 金属键 配位键,共价键和共价化合物,定义: 原子间靠共享电子对使原子结合起来的化学键称为共价键 由共价键结合的化合物称为共价化合物 共价化合物的分类 分子型共价化合物 H2O 分子型共价单质 I2 P4 原子型共价化合物 SiC,共价键理论的建立与发展,共价键理论(经典Lewis学说): 1916年,美国路易斯(G.W. Lewis) 提出两原子各提供1个或2个电子作为两原子共有,使每个原子都具有8电子的稳定结构,共有电子与两原子核相互吸引而使两原子相互结合。这种原子间的结合称为共价键。1923年出版“价键和原子、分子的结构”,系统阐述了他的价键理论,并提出了描述这种共价结合的图示法(路易斯结构式)。被称为八隅说。 1919年美国朗缪尔(I. Langmuir):一种原子间共用电子对可以不是来自两原子,而是由一个原子单独提供的(路易斯-朗缪尔理论)。 作为化学键的经典电子理论,电价理论和共价键理论在化学键理论发展史上起到了继往开来的作用。,价键理论的建立与发展,VB理论,电子配对理论 :1927年德国海特勒(W. Heitler)和伦敦(F.W.London )应用量子力学建立和求解氢分子薛定谔方程:氢分子中每个原子共用一对电子形成化学键,只有自旋相反的未成对电子才能形成共价键。 1931年美国鲍林(L. Pauling)和德国斯莱特(J.C. Slater) :推广到多种单质和化合物--现代价键理论( VB理论) 为解释甲烷分子的空间构型,根据波函数叠加原理,提出杂化轨道理论。作为价键理论的重要补充,较满意地解释了共价多原子分子的空间构型。 为合理处理用路易斯结构难以描述的分子,鲍林又提出共振概念 价键理论将量子力学的原理和化学的直观经验紧密结合,在经典化学中引入了量子力学理论和一系列的新概念,对当时化学键理论的发展起了重要作用。,氢分子形成过程的能量曲线,价键理论,基本要点 两个原子接近时,自旋方式相反的成单(未成对)电子可以结合(配对)形成共价键。 只有同号轨道间才能实现有效的重叠,成键的原子轨道重叠越多,两核间电子出现的概率密度就越大,体系能量降低越多,形成的共价键就越牢固。因此,在可能情况下,共价键的形成将沿着原子轨道最大重叠的方向进行,这就是原子轨道最大重叠原理。,,,有效重叠,,负重叠和零重叠,,+,+,,,+,,+,,,x,x,,,,,+,,+,px,z,-,共价键的特性,饱和性:一个原子含有几个未成对电子,通常就能与其他原子的几个自旋相反的未成对电子配对形成共价键。也就是说,一个原子所形成的共价键的数目不是任意的,一般受未成对电子数目的限制,包括原有的和激发而成的,这就是共价键的饱和性。 方向性:各原子轨道在空间分布方向是固定的,为了满足轨道的最大程度重叠,原子间成的共价键,必须具有方向性。,共价键类型,键原子轨道沿成键原子间联线的方向头对头重叠形成的键 π键原子轨道沿成键原子间联线的方向肩并肩形成的键 定域键电子云主要局限在两个原子之间所形成的化学键,如普通键和π键 离域键由若干个电子形成的电子云运动在多个原子键所形成的化学键,如苯中的离域π键,乙烯中的共价键,,键 vs 键,成键方式,两个原子形成共价单键时,原子轨道总是沿 键轴方向达到最大程度的重叠: 单键都是  键 形成共价双键时,有一个  键和一个  键 形成共价三键时,有一个  键和两个  键 任何两原子之间只能形成一个  键 π键不能单独存在,总与σ键相伴,且当双键或叁键化合物(如不饱和烃)参加化学反应时,一般首先断裂π键。,键参数 (1),用来表征化学键性质的物理量叫键参数。对共价型分子,键参数通常指键能、键长、键角、键级以及键的极性等。这些物理量是确定分子形状和热稳定性的重要参数,又称为分子结构参数。 键长分子中两个成键原子核间的平衡距离叫键长或键距。是共价键的重要性质,可用X射线、分子光谱实验测知。 H-F H-Cl H-Br H-I键长增加,结合力减弱,热稳定性减小,,键参数 (2),键能在标准状态和298K下,破裂1mol键所需要能量的平均值,用 E 表示,单位kJmol-1。 解离能在100kPa和298K的标准条件下,1mol理想气态分子AB解离成理想气态原子A和B的反应释放或吸收的能量叫AB的解离能,用 D 表示。E=D 多原子分子ABn: D=Ei/nH2O(g) → H(g) + OH(g) DH-OH= 499 kJ·mol-1OH(g) → H(g) + O(g)
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