分子结构与晶体结构.doc

【本讲教育信息】
一. 教学内容:
分子结构与晶体结构
二. 教学目标
了解化学键的含义,理解并掌握共价键的主要类型及特点,共价键、离子键及金属键的主要区别及对物质性质的影响。
能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型,了解等电子体的含义。
了解原子晶体、分子晶体和金属晶体的结构特征,掌握不同晶体的构成微粒及微粒间的相互作用力,掌握影响晶体熔沸点、溶解性的因素。
三. 教学重点、难点
分子结构与晶体结构的特点,影响物质熔沸点和溶解性、酸性的因素
四. 教学过程
(一)化学键与分子结构:
1、化学键:相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用,通常叫做化学键。
三种化学键的比较:
离子键
共价键
金属键
形成过程
阴阳离子间的静电作用
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
金属阳离子与自由电子间的相互作用
构成元素
典型金属(含NH4+)和典型非金属、含氧酸根
非金属
金属
实例
离子化合物,如典型金属氧化物、强碱、大多数盐
多原子非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、酸等
金属
配位键:配位键属于共价键,它是由一方提供孤对电子,另一方提供空轨道所形成的共
价键,例如:NH4+的形成
在NH4+中,虽然有一个N-H键形成过程与其它3个N-H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同。
共价键的三个键参数
概念
意义
键长
分子中两个成键原子核间距离(米)
键长越短,化学键越强,形成的分子越稳定
键能
对于气态双原子分子AB,拆开1molA-B键所需的能量
键能越大,化学键越强,越牢固,形成的分子越稳定
键角
键与键之间的夹角
键角决定分子空间构型
键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性:原子半径越小,键长越短,键能越大,分子越稳定。
共价键的极性
极性键
非极性键
共用电子对偏移程度
偏移
不偏移
构成元素
不同种非金属元素
同种非金属元素
实例
HCl、H2O、CO2、H2SO4
H2、N2、Cl2
共价键按成键形式可分为σ键和π键两种,σ键主要存在于单键中,π键主要存在于双键、叁键以及环状化合物中。σ键较稳定,而π键一般较不稳定。
共价键具有饱和性和方向性两大特征。
2、分子结构:
价层电子对互斥理论:
把分子分成两大类:一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测,概括如下:
ABn
立体结构
范例
n=2
直线型
CO2
n=3
平面三角形
CH2O
n=4
正四面体型
CH4
另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子。如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。因而H2O分子呈V型,NH3分子呈三角锥型。
杂化轨道理论:
在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合,形成一组新的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的新轨道叫杂化轨道。据参与杂化的s轨道与p轨道的数目,存在sp3、sp2 、sp三种杂化。
杂化轨道理论分析多原子分子(离子)的立体结构
化学式
中心原子孤对电子对数
杂化轨道数
杂化轨道类型
分子结构
CH4
0
4
sp3
正四面体
C2H4
0
3
sp2
平面三角形
BF3
0
3
sp2
平面三角形
CH2O
0
3
sp2
平面三角形
C2H2
0
2
sp
直线型
CO2
0
2
sp
直线型
NH3
1
4
sp3
三角锥型
NH4+
0
4
sp3
正四面体
H2O
2
4
sp3
V形
H3O+
1
4
sp3
三角锥型
价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型
电子对数目
电子对的空间构型
成键电子对数
孤电子
对数
电子对的
排列方式
分子的
空间构型
实例
2
直线
2
0
直线
CO2、C2H2
3
三角形
3
0
三角形
BF3、SO3
2
1
V形
SnCl2、PbCl2
4
四面体
4
0
四面体
CH4、SO42-
CCl4、NH4+
3
1
三角锥
NH3、PCl3
2
2
V形
H2O、H2S
说明:
(1)等电子原理是指原子总数相同,价电子总数相同的分子或离子,对于主族元素而言,价电子就是其最外层电子数,即为最外层电子总数相等。这一类分子或离子具有相似的化学键特征、分子结构以及部分物理性质相似,但一般情况下,化学性质并不相