分子结构与晶体结构.ppt

第六章

分子结构和晶体结构
本章学习要求
1. 掌握价键理论的要点、共价键的特点及σ键和π键的形成、特点;
2. 掌握杂化轨道理论的要点,能解释简单分子的形成及分子的空间构型
3. 掌握离子键的特点、影响强度的因素等;
4. 掌握分子间作用力和氢键的形成、特点及对物质性质的影响
第一节共价键理论
1 共价键的形成
2 价键理论的要点
3 共价键的特征
1916 年,美国化学家Lewis 提出了经典共价键理论。Lewis 认为:分子中的每个原子都有达到稳定的稀有气体结构的倾向,在非金属原子组成的分子中,原子达到稀有气体稳定结构不是通过电子的得失,而是通过共用一对或几对电子来实现的。这种由共用电子对所形成的化学键称为共价键。
一 共价键的形成
用量子力学处理氢分子形成的过程中,得到氢分子的能量与核间距之间的关系曲线。
电子自旋方式相反的两个氢原子互相接近时,两个氢原子的1s轨道发生重叠,两个原子核间形成一个电子出现的概率密度较大的区域,一方面降低了两个原子核间的正电排斥,另一方面增加了两个原子核对核间电子出现的概率密度较大区域的吸引。
而电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时,两个原子轨道异号叠加,两核间电子出现的概率密度降低,增大了两个原子核的排斥力,使系统能量升高,不能形成化学键。
2 价键理论的基本要点

价键理论的基本要点:
(1)电子配对原理:两个原子接近时,自旋方式相反的未成对电子可以配对形成共价键。
(2)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,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。
3 共价键的特征
饱和性根据自旋方向相反的两个未成对电子,可以配对形成一个共价键,推知一个原子有几个未成对电子,就只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子配对成键,即原子所能形成共价键的数目受未成对电子数所限制。
方向性在形成共价键时,只有当成键原子轨道沿合适的方向相互靠近,才能达到最大程度重叠,形成稳定的共价键。因此,共价键必然具有方向性, 称为共价键的方向性。
4 共价键的类型
(一)σ键
原子轨道沿键轴(两原子核间联线)方向以“头碰头”方式重叠所形成的共价键称为σ键。形成σ键时,原子轨道的重叠部分对于键轴呈圆柱形对称,沿键轴方向旋转任意角度,轨道的形状和符号均不改变。