共价键

null 共价键 基础知识 含有共价键的化合物不一定是共价化合物 基础知识： 共价键 基础知识 双原子分子、共价化合物、含原子团的离子化合物存在：共价化合物：定义：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用H2 CO2 NH3 H2O2 H2SO4 NaOH Na2O2只含有共价键的化合物（BeCl2、AlCl3等）几十～几百 KJ/mol讨论：只有非金属间才能形成共价键 *注：含共用电子可以由某个原子单独提供配位键null* 共价键 价键理论 H原子的原子轨道已达到最大程度的重叠 1、共价键的形成 74pm < 2*53pm 说明原子轨道发生了重叠 自旋相反，出现基态， 引力增强，能量降低 自旋平行，出现斥态， 系统能量高； R0=74pm研究对象：H2的形成1927年，海特勒(Heilter)和伦敦(London)提出价键理论null* 共价键 价键理论 2、价键理论要点③对称性匹配原理：原子轨道的重叠，必须在位相相同的轨道之间。不对称匹配对称性匹配①成键原子的未成对电子能量相近、自旋相反②最大重叠原理：成键的原子轨道重叠越多，电子云密度越大，共价键越牢固以HCl为例1s-++null* 共价键 价键理论 3、共价键的特征方向性——除s轨道， 最大重叠必有方向饱和性——电子配对后不再 与第三个电子成键null* 共价键 价键理论 4、共价键的类型按原子轨道重叠方式分：① σ键:沿键轴方向，“头碰头”键轴是成键轨道的任意多重轴 (角度、形状、符号都不改变)② π键:沿键轴方向，“肩并肩”因此，在键轴上轨道重叠为零P-P π键PX-PXS-PXS-SP-d π键键轴的节面呈反对称，符号相反null* 共价键 价键理论 比较σ键和π键 多重键中，有且只有一个σ键，其余为π键null* 共价键 价键理论 δ键当两个原子的d轨道以“面对面”的方式重叠时，所形成的共价键为δ键键多存在于含有过渡金属原子或离子的化合物中，特别是钌、钼和铼所形成的化合物过键轴(xz)和垂直键轴(yz)δ键有两个节面null* 共价键 价键理论 5、键参数 键能表征键的强弱，用键长、键角描述分子的空间构型,用元素的电负性差值衡量键的极性NH3(g)-- NH2(g)+ H(g) D1=427kJ/mol键能 键能越大，键越牢固双原子分子多原子分子？解离能例：NH2(g)-- NH(g)+ H(g) D2=375kJ/molNH(g)-- N(g)+ H(g) D3=365kJ/molE(N-H)=D/3=386kJ/mol总：NH3(g)-- N(g)+ 3H(g) D=1158kJ/molnull* 共价键 价键理论键长——成键原子核间的平衡距离键的极性键长愈短，键愈牢固单键键长＞双键键长＞叁键键长键角——多原子分子中，相邻二化学键间夹角H2S ，H-S-H 键角为92CO2，O=C=O 的键角为 180 非极性键极性键本质：由于成键原子电负性不同，导致 正负电荷重心重合（不重合）价键理论缺陷：不能说明多原子分子的空间结构null 共价键 杂化轨道理论* 杂化轨道理论 1931年，Pauling将同一原子中，能量相近的不同类型的几个原子轨道混合起来(即波函数叠加)，重新组成同等数目的能量完全相同的杂化原子轨道疑问一：能否杂化？杂化的实质：波函数Ψ的线性组合，得到新的波函数杂化轨道不同于参与杂化的原子轨道，具有自己的波函数、能量、形状和空间取向例：s和px杂化产生两条杂化轨道，分别用Φ1和Φ2表示null* 共价键 杂化轨道理论疑问二：何时杂化？杂化只发生在形成分子的过程中，孤立原子不杂化疑问三：为什么要杂化？角度分布图有大、小头，以大头部分和成键原子轨道重叠有利于成键(提高重叠程度)，必有s轨道参与杂化只有s轨道的为正值(无方向性)，p、d轨道均是正负对称(有方向性)，只有s轨道的参与才能形成大小头。杂化后轨道方向性增强，有利于最大重叠--能量因素null* 共价键 杂化轨道理论疑问四：如何杂化？— 杂化原则1、能量相近原则3、能量重新分配原则4、杂化轨道对称性分布原则5、最大重叠原则参与杂化的轨道能量相近，故通常参与杂化的原子轨道为价层原子轨道。2、轨道数目守恒原则必有s轨道参与sp1 sp2 sp3参与杂化的原子轨道平均分配杂化轨道在球形空间中轨道间的键角相等null* 共价键 杂化轨道理论 杂化的类型sp杂化轨道形成BeCl2的形成空间结构杂化轨道成分null* 共价键 杂化轨道理论sp2杂化BF3分子形成激发120°+3F轨道形成空间结构杂化轨道成分null* 共价键 杂化轨道理论激发sp3杂化CH4分子形成轨道形成空间结构杂化轨道成分sp3d杂化(PCl5) 三角双锥sp3d2杂化(SF6) 正八面体null* 共价键 杂化轨道理论杂化轨道的成分相同、能量相同 不等性杂化等性杂化：杂化轨道的成分不同、能量不同不等性杂化：不等性杂化来自于中心原子的成对电子/孤对电子。但被孤对电子占据的杂化轨道不参与成键，含有较多的s成分，能量较低；其他杂化轨道含有较多的p成分，能量较高。NH3H2Onull* 共价键 杂化轨道理论 如何确定中心原子的杂化方式？杂化轨道数 2 3 4 5 6杂化方式 sp sp2 sp3 sp3d sp3d2杂化轨道数(H)=孤对电子数(L)+键数()键数：两原子键有且只有一个σ键孤对电子数：满足周围原子为8电子稳定结构(双键、三键、配位键)所余下的电子对数杂化轨道数：与杂化方式是一一对应的COCl2H=0+3=3H=2+2=4sp2等性杂化H2Ssp3不等性杂化孤对电子数 0 ，或 0 null* 共价键 价层电子对互斥理论 杂化轨道理论缺点先有事实，后有理论基本要点1940年西奇威克(Sidgwick)提出价层电子对互斥理论(VSEPR)，用以判断分子的几何构型。难以判断未知共价分子的空间构型 价层电子对互斥理论1、分子的几何构型总是处于中心原子电子对相互排斥力最小的稳定结构；2、孤对电子之间的排斥力大于成键电子对的排斥力；3、双键和叁键仍看作一对电子，只有排斥力大小有差别，叁键＞双键＞单键。H2O 104.5°HCHO 122.1°、115.8°null* 共价键 价层电子对互斥理论判断规则1、确定中心原子的价层电子数与价层电子对数2、根据中心原子的价层电子对数找出其相应的空间排布方式3、考虑成键电子对之间的斥力与孤对电子之间的斥力大小不同，找出排斥力最小的分子空间构型斥力大小：孤与孤>孤与成>成与成>成与单中心原子提供的所有价电子，如H2O 6配位原子提供单原子(规定：O、S不提供电子)价层电子数=(成键电子+孤对电子)/2，剩余单电子作为成对电子，如：SiF6 12对多原子离子团，要算所带电荷数(负加，正减)null* 共价键 价层电子对互斥理论注意：价层电子对互斥模型不适用与过渡金属化合物，除非金属具有全满、半满或全空的d轨道。 利用价层电子对互斥理论，写出价层电子总数、 对数、电子对构型和分子构型 。 AlCl3 H2S SO32- NH4+ NO2 IF3三角双锥总数 6 8 8 8 5 10对数 3 4 4 4 3 5价层电子对构型分子 构型例：null* 共价键 价层电子对互斥理论 缺陷 虽然可以推知空间结构，但是不能清楚地解释如何成键 后来又发展了离域π键理论(大π键)，分子轨道理论离域π键理论：CO2、NO2、C6H6、石墨、C60分子轨道理论：成键轨道和反键轨道、离子 稳定存在、磁性