第十章：分子结构思维导图

그녀를 기다리다

2022-12-24

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共价键理论

分子间作用力

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思维导图大纲

共价键理论

经典共价键理论

共价键由成键原子双方提供电子组成共用电子对形成；形成共价键后，提供电子的原子达到惰性气体原子的稳定构型，因而变得稳定

优点：初步揭示了共价键与离子键的区别

局限性

把电子看成是静止不动的负电荷

两个带负电的电子为什么不相互排斥反而相互配对趋于稳定呢

共价键为什么具有方向性

现代价键理论

共价键的形成是两个成键原子轨道相互重叠的结果

价键理论要点

自旋相反未成对电子的原子相互接近时，可形成稳定的共价键

共价键数目取决于原子中未成对电子的数目

成键时，双方原子轨道重叠越多，成键能力越强，形成的共价键越牢固。称之为轨道最大重叠理论

共价键的类型

α键

头碰头重叠，电子云密集在键轴上

重叠程度大，键能大，稳定性高

存在于单键中，共价键的主要成键方式

Π键

肩并肩重叠，电子云密集在键轴的上、下面

重叠程度小，键能小，稳定性低

仅存在于双键或三键中

优点：能说明共价键的形成和特征

局限性：不能说明多原子分子的空间构型

杂化轨道理论

杂化：原子在形成分子时，同一原子中能量相近的不同原子轨道重新组合成一组新轨道的过程。新轨道称为杂化轨道

原子轨道经过杂化

形状变化：一端变肥大，便于最大重叠，成键能力增强

伸展方向改变：轨道在空间取最大夹角，电子对之间斥力最小，成键更稳定

杂化理论要点

原子间形成共价键时，可运用杂化轨道成键

杂化轨道的数目等于参与杂化的原子轨道数目

杂化轨道在空间取尽可能大的键角，使轨道间排斥力最小，使分子具有较小的内能，处于稳定状态

杂化类型

sp杂化

一个ns+一个np原子轨道，组成两个sp杂化轨道

杂化轨道夹角：180°

杂化轨道构型：直线型

sp^2杂化

杂化轨道构成：一个ns+2个np=3个np^2

杂化轨道夹角：120°

轨道构型：平面三角形

sp^3杂化

杂化轨道构成：1个ns+3个np=4个sp^3

杂化轨道夹角：109.5°

轨道构型：正四面体

杂化轨道的类型

等性杂化

成分、能量、形状均相同

都含有单电子或均具有空轨道

与分子构型相同

不等性杂化

成分、能量、形状不完全相同

含有不参加成键的弧对电子

与分子构型不一定相同

优点：杂化轨道理论在解释分子的空间构型方面取得了巨大的成功，对共价键的饱和性和方向性也能做出满意的解释

不足：一个分子的中心原子究竟采取哪种类型的轨道杂化，有时是难以预先确定的，即杂化轨道理论难以预测分子的空间构型

价层电子对互斥理论

价层电子对数=（A价电子+B成键电子±离子电荷数）/2

价层电子对在中心原子周围尽可能互相远离，且对称分布

分子轨道理论

键极=（成键电子数-反键电子数）/2

键极越大，键越稳定

键极为零，原子不可能形成分子

分子间作用力

分子的极性与极化

分子的极性

分子中有一个正电荷中心和一个负电荷中心

若正、负电荷中心重合，则为非极性分子

若正、负电荷中心不重合，则为极性分子

分子极性用偶极矩量度，偶极矩愈大，分子的极性俞强

共价键的极性

常用两原子电负性的差值来表示键的极性

成键原子电负性差值愈大，键的极性愈大

键的极性与分子的极性

双原子分子：分子的极性与键的极性一致

多原子分子：分子是否有极性，不仅取决于共价键的极性，也与分子的空间构型有关

分子的极化

定义：在外电场的作用下，无论是极性分子还是非极性分子都会发生变形，变形分子中电子云与原子核发生相对位移，偶极矩增大，极性增强

分子间作用力

取向力

定义：由于极性分子间的相对取向而产生的分子间的吸引作用

存在方式：极性分子和极性分子之间

影响因素：分子的极性；温度

诱导力

定义：极性分子的永久偶极与诱导偶极之间的相互作用产生的作用力

存在方式：极性分子和极性分子之间、极性分子和非极性分子之间

影响方式：极性分子的偶极矩；非极性分子的变形性

色散力

定义：瞬间偶极产生分子之间作用力

存在方式：各种类型分子及离子

影响因素：分子的变形性

范德华力的特点

存在于分子之间

是静电引力，作用能量小。

作用范围小

不具有方向性和饱和性

大多数分子，色散力是主要的；只有极性大的分子，取向力才比较显著。诱导力通常很小

氢键

氢键的形成

形成条件：氢原子以共价键成键，氢原子连有电负性大、半径小的原子

氢键本质：静电引力

作用大小：介于化学键与范德华力之间

氢键的强弱：F-H···F>O-H···O>O-H···N>N-H···N>O-H···Cl

氢键的分类

分子间氢键

分子内氢键

氢键的特点

只存在于含氢的分子间

具有方向性和饱和性

键长比正常共价键大得多，键能较小，但比范德华力强

不属于化学键本质是静电引力

氢键对物质性质的影响

分子间氢键

熔沸点显著升高

黏度增大

分子内氢键

熔沸点比同类降低

黏度降低

极性溶剂中的溶解度降低；非极性溶剂中的溶解度升高

蛋白质思维脑图思维导图

U477639298

3.37

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蛋白质的结构与功能思维导图

U776763157

0.58

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