結(jié)構(gòu)化學(xué)提要2:化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)
書接上回。
一、離子鍵
1. 形成條件:;形成原因:
(同時(shí)存在引力與斥力)
2. 離子鍵無方向性與飽和性,離子鍵會(huì)有一定的共價(jià)性,共價(jià)鍵也會(huì)有一定的離子性。
3. 離子的價(jià)電子構(gòu)型(略)
注:當(dāng)離子的與?
?大致相同時(shí),正離子對(duì)同種負(fù)離子間的作用力大?。?、18、18+2電子構(gòu)型正離子 >?9~17電子構(gòu)型正離子??> 8電子構(gòu)型正離子(由d軌道電子云形狀,可知d電子對(duì)核的屏蔽效應(yīng)弱)
二、離子極化(在電場(chǎng)或磁場(chǎng)的影響下使電子云變形)
1. 極化能力
①?正離子越大,極化能力越強(qiáng);
② 不同電子構(gòu)型,正離子極化能力:2、18、18+2電子構(gòu)型正離子 >?9~17電子構(gòu)型正離子??> 8電子構(gòu)型正離子;
③?反極化作用(削弱距離最近化學(xué)鍵):
(e.g. 熱穩(wěn)定性)
2. 附加極化效應(yīng)(略)
3. 離子極化對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響:
① 離子鍵共價(jià)性升高;② 金屬化合物晶型改變;③ 金屬化合物熔點(diǎn)/水溶性/熱穩(wěn)定性變化;
④ 離子極化作用越強(qiáng),金屬化合物顏色加深。
三、共價(jià)鍵(此處指2c-2e的共價(jià)鍵)
1. VB法
① 電子配對(duì)原理(共價(jià)鍵具有飽和性);② 軌道最大重疊原理(共價(jià)鍵具有方向性)
2. Lewis結(jié)構(gòu)式
① 使用范圍:電子構(gòu)型為
② 畫法:略(本質(zhì)上雞兔同籠)
③ 形式電荷()=原子價(jià)電子數(shù)—原子周圍成鍵數(shù)—原子周圍未成鍵電子數(shù)
的作用是判斷Lewis結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性:
(i) 穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的應(yīng)盡量??;
(ii)?穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡可能避免兩個(gè)相鄰原子之間的同號(hào)。
注:(i) 另有=原子周圍成鍵數(shù)
(8
原子價(jià)電子數(shù))?的等價(jià)算法;
(ii) 計(jì)算時(shí)雙鍵當(dāng)2根單鍵處理,三鍵同理。
3. 雜化軌道理論
① 雜化方式(略)
② 雜化軌道成鍵鍵能:
4. VSEPR理論(配合物相關(guān)見后)
鍵數(shù);
中心原子價(jià)電子數(shù)
周圍原子接受電子數(shù)
;
作用:預(yù)測(cè)空間結(jié)構(gòu)。VSEPR理論的雜化—分子構(gòu)型表(略)
注:(i) VSEPR理論中,重鍵的bp數(shù)=1;
(ii) vp=5時(shí),lp應(yīng)優(yōu)先放于正方形平面的頂點(diǎn)上; vp=7時(shí),lp應(yīng)優(yōu)先放于五邊形平面上方或下方;
(iii) 若已知分子結(jié)構(gòu),則觀察法也可獲取vp, bp, lp值。
5. 鍵
① 定域鍵
注:若復(fù)雜分子中的兩原子間形成配鍵,需注意是否有d-p
鍵。
(這兩種鍵型合在一起有雙鍵性)
② 離域鍵(大
鍵),符號(hào)
,m為
軌道中電子數(shù),n為成鍵原子數(shù)。
(i) p-p離域鍵(有單抓單,沒單抓雙/空,不要漏)
(ii) p-d離域鍵(略)
6. MO法
① 原理:
② 原子軌道合成分子軌道時(shí)的三原則:
(i) 能量相近原則;(ii) 對(duì)稱性匹配原則;(iii)最大重疊原則
分子軌道中的電子排布遵循原子軌道電子排布三原則。
③ 分子軌道能級(jí)圖(能量高的更高,低的更低)
(i) s-s原子軌道組合;(ii) p-p原子軌道組合
注:在p-p原子軌道組合中需要考慮是否存在s-p混雜。s-p混雜會(huì)導(dǎo)致中電子云重疊程度沒有
大。經(jīng)驗(yàn)上,在第二周期若存在?
的原子,則一般情況下存在s-p混雜。
7. 前線軌道理論(MO法的進(jìn)一步發(fā)展)
①?MO法證明,被電子充滿的軌道通常是低能量的,這就是它們被充滿的原因;則空軌道通常是高能量的;
② 相關(guān)概念:Nu為親核試劑,E為親電試劑,HOMO為最高占據(jù)軌道(最高能量的充滿軌道),LUMO為最低空軌道(最低能量的空軌道),稱HOMO與LUMO為前線軌道;
③ 理論要點(diǎn):Nu的HOMO與E的LUMO之間的成鍵是最理想的。
8. 鍵參數(shù):鍵長(zhǎng)、鍵角、鍵能。
注:比較鍵角時(shí),考慮體系中排斥力,有 lp?> bp,bp中重鍵>單鍵
對(duì)于型分子:若
,A—B間的bp偏向A,bp間的排斥力增大,鍵角增大;若
,A—B間的bp偏向B,bp間的排斥力減小,鍵角減小。
特例:,P—F具有部分雙鍵性(因?yàn)镻作為第三周期的元素,其原子有空的d軌道,使F的lp有向其中配位的趨勢(shì)),鍵角比
大。
四、分子間作用力
1. 范德華力=取向力+誘導(dǎo)力+色散力
色散力與分子質(zhì)量正相關(guān),而色散力≈范德華力(除了少數(shù)極性分子),所以一般近似認(rèn)為范德華力與相對(duì)分子質(zhì)量正相關(guān)。
2. 氫鍵(略)
注:氫鍵的物質(zhì)的量的計(jì)算用均攤比例法(類似于某些晶體計(jì)算的分?jǐn)偧记桑?/p>
(2023年1月6日)