第7章-分子結(jié)構(gòu)(編輯修改稿)
2024-09-12 01:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 sp雜化軌道與其他原子軌道重疊成鍵后就形成直線型分子。 35 實(shí)例分析 1：試說明 BeCl2分子的空間構(gòu)型。 解：實(shí)驗(yàn)測出， BeCl2分子中有 2個(gè)完全等同的 BeCl鍵，鍵角為1800 ，分子的空間構(gòu)型為直線。 圖示說明， Be原子的價(jià)層電子組態(tài)為 2s2，在形成 BeCl2分子的過程中， Be原子的 1個(gè) 2s電子被激發(fā)到 2p空軌道， 2s軌道和 2px軌道進(jìn)行 sp雜化，組成夾角為 1800的 2個(gè)能量相同的 sp雜化軌道，當(dāng)它們各與 2個(gè) Cl原子中含有單電子的 3p軌道重疊，就形成 2個(gè) spp的σ 鍵，所以 BeCl2分子的空間構(gòu)型為直線。 36 （ 2） sp2雜化 由 1個(gè) s軌道與 2個(gè) p軌道組合成 3個(gè) sp2雜化軌道的過程稱為 sp2 雜化 。每個(gè) sp2雜化軌道含有 1/3 的 s軌道成分和 2/3的 p軌道成分，為使軌道間的排斥能最小， 3個(gè) sp2雜化軌道呈正三角形分布，夾角為 1200 。當(dāng) 3個(gè) sp2雜化軌道分別與其他 3個(gè)相同原子的軌道重疊成鍵后，就形成正三角形構(gòu)型的分子。 BF3的平面三角形構(gòu)型和 sp2雜化軌道的空間取向 37 實(shí)例分析 2：試說明 BF3分子的空間構(gòu)型 解： 實(shí)驗(yàn)測定， BF3分子中有 3個(gè)完全等同的 BF鍵，鍵角為 1200 ，分子的空間構(gòu)型為正三角形。 BF3分子的中心原子是 B，其價(jià)層電子組態(tài)為2s22px1 。在形成 BF3分子的過程中， B原子的 2s軌道上的 1個(gè)電子被激發(fā)到 2p空軌道，價(jià)層電子組態(tài)為 2s12px12py1 ， 1個(gè) 2s軌道和 2個(gè) 2p軌道進(jìn)行sp2雜化，形成夾角均為 1200 的 3個(gè)完全等同的sp2雜化軌道，當(dāng)它們各與 1個(gè) F原子的含有單電子的 2p軌道重疊時(shí)，就形成 3個(gè) sp、 2p的 σ 鍵。故BF3 分子的空間構(gòu)型是正三角形。 38 （ 3） sp3雜化 sp3雜化軌道是由 1個(gè) s軌道和3個(gè) p軌道組合成 4個(gè) sp3雜化軌道。每個(gè) sp3雜化軌道含有 1/4的 s軌道成分和 3/4的 p軌道成分。為使軌道間的排斥能最小， 4個(gè)頂角的sp3雜化軌道間的夾角均為 1090 28’ 。當(dāng)它們分別與其他 4個(gè)相同原子的軌道重疊成鍵后，就形成正四面體構(gòu)型的分子。 39 實(shí)例分析 3：試解釋 CH4分子的空間構(gòu)型 解：近代實(shí)驗(yàn)測定表明， CH4分子的空間構(gòu)型為正四面體。其形成過程可表示為： 中心原子 C以夾角均為 1090 28’的 4個(gè)完全等同的 sp3雜化軌道分別與 4個(gè) H原子的 1s軌道重疊后，形成 4個(gè) sp3s的 σ鍵。故 CH4 分子的空間構(gòu)型為正四面體。 40 spd型雜化 能量相近的 (n1)d與 ns、 np軌道或 ns、 np與 nd軌道組合成新的 dsp或 spd型雜化軌道的過程可統(tǒng)稱為spd型雜化 。雜化形成過程如 sp3d可表示為 : 它們通常存在于過渡元素形成的化合物中。將在 “ 配位化合物 ” 一章中介紹。 41 三、等性雜化和不等性雜化 等性雜化 雜化后所形成的 幾個(gè)雜化軌道所含原來軌道成分的比例相等，能量完全相同，這種雜化稱為等性雜化 （ equivalent hybridization）。 如上述的三種 sp型雜化，即 BeCl BF3和 CH4分子中的中心原子分別為 sp、 sp2和 sp3等性雜化。 42 不等性雜化 雜化后所形成的幾個(gè)雜化軌道所含原來軌道成分的比例不相等而能量不完全相同，這種雜化稱為 不等性雜化 。通常，若參與雜化的原子軌道中，有的已被孤對電子占據(jù)，其雜化是不等性的。 等性雜化和不等性雜化關(guān)鍵點(diǎn)：每個(gè)雜化軌道的狀態(tài)是否一樣。 43 實(shí)例分析 4：試說明 NH3分子的空間構(gòu)型 解：實(shí)驗(yàn)測知 NH3分子中的 3個(gè) NH鍵鍵角為 1070 ，分子的空間構(gòu)型為三角錐形。 N原子是 NH3 分子的中心原子，其價(jià)層電子組態(tài)為 2s22px12py12pz1 。在形成 NH3分子的過程中， N原子的 1個(gè)已被孤對電子占據(jù)的 2s軌道與 3個(gè)含有單電子的 p軌道進(jìn)行 sp3雜化，但在形成的 4個(gè) sp3雜化軌道中，有 1個(gè)已被 N原子的孤對電子占據(jù)，該雜化軌道含有較多的 2s軌道成分，另外 3個(gè)各有單電子的 sp3雜化軌道則含有較多的 2p軌道成分，故 N原子的 sp3雜化是不等性雜化。 44 圖 98 NH3分子的結(jié)構(gòu)示意圖 當(dāng) 3個(gè)含有單電子的 sp3雜化軌道各與 1個(gè) H原子的 1s軌道重疊，就形成 3個(gè) sp3s的 σ 鍵。由于 N原子中有 1對孤對電子不參與成鍵，其電子云較密集于 N原子周圍，它對成鍵電子對產(chǎn)生排斥作用，使 NH 鍵的夾角被壓縮至 1070（小于109028’），所以 NH3分子的空間構(gòu)型呈三角錐形。 45 實(shí)例分析 5：試解釋 H2O分子的空間構(gòu)型 解 : 實(shí)驗(yàn)測得， H2O分子的 2個(gè) OH鍵鍵角為 104045’，分子的空間構(gòu)型為 V形。中心原子O的價(jià)電子組態(tài)為 2s22px22py12pz1 。在形成H2O分子的過程中， O原子以 sp3不等性雜化形成 4個(gè) sp3不等性雜化軌道，其中有單電子的 2個(gè) sp3雜化軌道含有較多的 2p軌道成分。 46 當(dāng) 2個(gè)含有單電子的 sp3雜化軌道各與 1個(gè) H原子的 1s軌道重疊，形成 2個(gè) sp3s的 σ 鍵，而余下的 2個(gè)含有較多 2s軌道成分的 sp3雜化軌道各被 1對孤對電子占據(jù)，它們對成鍵電子對的排斥作用比 NH3分子中的更大，使 OH鍵夾角壓縮至 104045’(比 NH3分子的鍵角小 )，故 H2O分子具有 V形空間構(gòu)型。 47 雜化軌道間的夾角與相應(yīng)共價(jià)分子的空間結(jié)構(gòu)有如下關(guān)系： 雜化 方式 sp sp2 sp3 sp3d,dsp3 sp3d2,d2sp3 雜化軌道間夾角 180? 120? 109?28’ 90?， 120? 90? 分子空間結(jié)構(gòu) 直線 正三角形 正四 面體 三角雙錐 正八面體 實(shí)例 CO2 BCl3 CCl4 PCl5 [Fe(CN)6]3 61 第六節(jié) 金屬鍵 (p157) 在 100多種化學(xué)元素中，金屬約占 80%，它們有許多共性，如有金屬光澤、導(dǎo)電性和延展性。金屬的這些性質(zhì)是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)所決定的。 一、金屬晶格 實(shí)驗(yàn)證明，金屬在形成晶體時(shí)傾向于生成緊密結(jié)構(gòu) , 即其原子將以空間利用率最高的方式排列。金屬中 常見的晶格有三種 ： 62 后兩種晶格中， 金屬原子的配位數(shù)為 12，空間利用率為 74%，是最緊密的堆積，稱 密堆積結(jié)構(gòu) 。體心立方晶格中金屬原子的配位數(shù)為 8，空間利用率為 68%，不是密堆積結(jié)構(gòu)。 體心立方晶格 面心立方晶格 六方晶格 63 二、金屬鍵 金屬晶體中原子之間的化學(xué)作用力叫做 金屬鍵 。 目前關(guān)于金屬鍵的理論主要有兩種 。 一種為自由電子
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