分子结构

[ 教学要求 ]
1 ．掌握离子键和共价键的基本特征和它们的区别。
2 ．掌握价键理论，杂化轨道理论。
3 ．掌握分子轨道理论的基本内容。
4 ．了解分子间作用力及氢键的性质和特点。
[ 教学重点 ]
1 ． VSEPR
2 ． VB 法
3 ． MO 法
[ 教学难点 ]
MO 法
[ 教学时数 ] 8 学时
[ 主要内容 ]
1 ．离子键：离子键的形成、离子的特征（电荷，半径，构型）
2 ．共价键：价键理论－电子配对法（本质，要点，饱和性，方向性，类型 σ 键、 π 键）。
3 ．杂化轨道理论：杂化轨道理论的提出，杂化轨道理论的基本要点，杂化轨道的类型 - sp 、 spd 等各种类型及举例。
4 ．分子轨道理论：分子轨道理论的基本要点，分子轨道的能级图，实例 - 同核： H₂ 、 He 、 O₂ 、 F₂ 、 N₂ ；异核： NO 、 HF 。
5 ．共价键的属性：键长，键角，键能，键级。
6 ．分子间的作用力和氢键。
[ 教学内容 ]
 

2-1 化学键参数和分子的性质
     分子结构的内容是：分子组成、分子空间结构和分子形成时的化学键键参数：用各种不同的化学量对化学键的各种属性的描述。
键能：在 101.3KPa ， 298K 下，断开 1molAB 理想气体成 A 、 B 时过程的热效应，称 AB 的键能，即离解能。记为△ H ° 298 （ AB ）
A ─ B (g) =A (g) +B (g) △ H° 298 （ AB ）
键能的一些说明：
      对双原子分子，键能即为离解能，对多原子分子，键能有别于离解能 。同种化学键可能因环境不同键能有很大差异。对同种化学键来说，离解产物的稳定性越高，键能越小。产物的稳定性可以从电荷的分散程度、结构的稳定性来判断。
     键能越大键越稳定，对双原子分子来说分子就越稳定或化学惰性。
成键原子的半径越小，其键能越大，短周期中的元素的成键能力与其同族元素长周期的相比键能肯定要大得多。在同一周期中，从左到右原子半径减小，可以想见其成键能力应增大。但 F-F 、 O-O 、 N-N 单键的键能反常地低，是因为其孤电子对的斥力引起。
     一般单键键能不如双键键能，双键键能不如叁键键能。但双键和叁键的键能与单键键能并无简单的倍数关系。一般来说，原子间形成的第一个键最稳定，第二个键次之，第三个键最小，若有第四个键则更小。
     对双原子分子间形成的键：同核双原子分子同族元素从上到下键能下降，因为原子半径增大而成键能力下降；异核双原子分子在核间距一样（或几乎一样）时，电负性相差越大，键越稳定。
     双原子分子可用生成热求得键能；多原子分子可用键能近似求得反应热。
H₂O (g) =H (g) +OH (g)                   D (H-OH) =500.8KJ/mol
OH (g) =H (g) +O (g)                      D (H-O) =424.7KJ/mol
HCOOH (g) =HCOO (g) +H (g)           D (HCOO-H) =431.0KJ/mol
D (NH₂-H) =431 D (NH-H) =381         D (N-H) =360
     若一个原子与多个相同原子形成多个化学键则一般有 : D₁ >D₂ >D₃ >…>D_n , 但说到键能则是其平均值。
2 键长
     键长：成键两原子的核间的平衡距离。
之所以用平衡距离是因为分子处于振动之中，核间距离在不断变化之中。原子核间距离越短，化学键越稳定。
     键长也受环境影响 , 一般来说 , 成键原子环境电负性越强键越短。
F₃Si-Cl      d=200pm            H₃Si-Cl      d=205pm
H₂ClSi-Cl   d=202pm            Cl₃Si-Cl     d=201pm
3 键角
     键角：同一分子中键与键的夹角。
     键角与成键原子的成键轨道有关，在成键轨道确定时还决定于成键原子的价层电子键角用于说明分子的空间结构，对分子的性质尤其是物理性质有推导作用。过小的键角（ ~90 ) 意味着分子张力大，稳定性下降。
4 键的极性
     由于成键两原子的正负电荷中心不重合而导致化学键的极性。正负电荷重心不重合的化学键称极性键。
     正负电荷重心重合的化学键叫非极性键。
     一般来说，对同原子形成的化学键，若其所处环境相同，则形成非极性键，异原子形成 化学键则肯定是极性键。离子键是最强的极性键。对共价键来说，极性越大，键能越大。
5 分子的性质
     分子的极性是由化学键的极性引起，组成分子的化学键若都无极性，则分子肯定无极性；而若组成分子的化学键有极性，则要看分子的结构情况以判断有无极性，若整个分子的正负电荷重心得合则无极性，否则有极性。
     分子极性的大小用偶极矩来衡量： μ=q.d 其中 q 为点电荷，单位为库仑； d 为点电荷间距离，单位是 m,μ 为偶极矩，单位是 C.m 。
对双原子分子来说，点电荷间的距离就是核间距。偶极矩和核间距均可由实验测得，故可推出其离子性大小。
     电负性差值越大，极性越大，双原子分子的偶极矩越大；虽然偶极矩还与核间距有关，但核间距起次要作用。 CO 的偶极矩特殊。
6 分子的磁性
     任何物质都会产生一个反抗外磁场的磁场，也即抗磁性。
某些有成单电子的物质来说，除了产生抗磁性外，成单电子还会沿着外磁场产生一个顺磁场，且产生的这个磁场比抗磁场要大得多，所以表现为顺磁性，这类物质称顺磁性物质。无成单电子，则只有抗磁性而无顺磁性，这类物质称抗磁性物质。
     不论抗磁性物质还是顺磁性物质，当外磁场消失时，其诱导磁场消失。
     而另有一类物质，在外磁场作用下产生比一般的顺磁性要大得多的磁场，且在外磁场消失时，而诱导磁场不完全消失，即有记忆，这类物质称为铁磁性物质。