《结构化学》课程电子教案（PPT教学课件）第五章 多原子分子结构

第五章多原子分子结构 研究:1、分子中原子的排列方式,即分子的空间几何构型; 2、分子中原子的化学键,既可是定域的,也可是离 域的; 3、实验的方法: IR NMR MS及X—ray等 §5-1杂化轨道理论 问题:为什么CH2不存在?CH4为正四面体结构? 杂化轨道理论: 假设:在分子形成过程中,原子中能级相近的几个原子轨道 可以相互混杂,从而产生新的原子轨道 k=∑ch的,k=1,2,…式中为杂化轨道 t为纯原子轨道

第五章 多原子分子结构 研究：1、分子中原子的排列方式，即分子的空间几何构型； 2、分子中原子的化学键，既可是定域的，也可是离 域的； 3、实验的方法：IR NMR MS 及 X—ray 等 §5-1 杂化轨道理论 问题：为什么CH2不存在？ CH4为正四面体结构？ 一、杂化轨道理论: 1、假设：在分子形成过程中，原子中能级相近的几个原子轨道 可以相互混杂，从而产生新的原子轨道 =  = i k k i i  c  , k 1,2, 式中 k 为杂化轨道 i 为纯原子轨道

2、基本要点 )原子轨道是可以混杂的:依态叠加原理和微扰理论 如如3-p3-p 2)杂化原子轨道的个数守恒 3)杂化有利于提高轨道的成键能力 4)杂化轨道的正交归一性 k=l 「9d==10,k≠1 可推出∑c2=1第k个杂化轨道中各纯原子轨道的成分 ∑ck2=1第个原子轨道在k个杂化轨道中的成分 k=1 通常记为ak-s成分(c23,Bk-p成分(c7),k-d成分(c)

2、基本要点 1）原子轨道是可以混杂的：依态叠加原理和微扰理论 如  p s− p s− p−d 2）杂化原子轨道的个数守恒 3）杂化有利于提高轨道的成键能力 4）杂化轨道的正交归一性      = = = k l k l k l d k l 0, 1,     可推出   = = = = n k ki n i ki c c 1 2 1 2 1 1 第k个杂化轨道中各纯原子轨道的成分 第i 个原子轨道在k个杂化轨道中的成分 通常记为 k − s成分(ck s 2 )，k − p成分(ck p 2 )， k − d成分(ck d 2 )

当 时,称为等性杂化。反之为不等性杂化 依杂化轨道的正交性,可推出两个杂化轨道之间的夹角公式: a1+√Bc+Vk(c30v。(So33 coS64)=0 式中、B、yδ分别为在第k个和第个杂化轨道中 S、p、d、原子轨道所占的成分 当ak=a1,B4=B12yk=y2k=,即等性杂化,上式为: a+Bcos+r(cos 6-6)+SGcoS0-cos0)=0 如sp等性杂化,杂化轨道间的夹角为: a+ Bcos,=0 ∴coSO 且 B B a

当 1 =2 ==n 时，称为等性杂化。反之为不等性杂化。 依杂化轨道的正交性，可推出两个杂化轨道之间的夹角公式： cos ) 0 2 3 cos 2 5 ) ( 2 1 cos 2 3 cos ( 2 3 k l + k l  +  k  l  k l − +  k  l  k l −  k l = 式中 、 、 、 原子轨道所占的成分 、 、 、 分别为在第 个和第 个杂化轨道中 s p d f     k l 当 k l k l k l  k  l  =  , =  , =  , = ，即等性杂化，上式为： cos ) 0 2 3 cos 2 5 ) ( 2 1 cos 2 3 cos ( 2 3  +   +   − +   −  = 如 s-p等性杂化，杂化轨道间的夹角为：        = − + = k l k l cos cos 0 且  +  = 1

二、应用: 1、Sp等性杂化a=,B= 直线型 cose 12 ∴612=180 2、sp2等性杂化a=1,B h2 cose 6/=12 X 面三角形 设2杂化轨道最大方向为x正方向 且由nS,mDx,)y参与杂化 =a+√Bb √a。+√B( coS01+o cos 0 P P 那么

二、应用: 1、 sp 等性杂化 2 1 , 2 1  =  = 0 cos12 = −1 12 =180 + + 直 线 型 2、 2 sp 等性杂化 3 2 , 3 1  =  = 0 120 2 1 cos k l = −  k l = x y + + + 平 面 三 角 2 形 设 sp 杂化轨道 1 1 2 最大方向为 x 正方向 3 且由 ns npx npy , , 参与杂化 ( cos cos )    1   2    px py s k s p = + +  = + 那么 - - - --

=1+12(中,c0s0+,co(-90) 2=1,+1(如nCOS120+,Cos30 6%, 的=1吹 3ncos(-120)+ncos150) 如CH2=CH2,BF3等

x y x y x y x y x x y s p p s p p s p p s p p s p s p p                     2 1 6 1 3 1 ( cos( 120 ) cos150 ) 3 2 3 1 2 1 6 1 3 1 ( cos120 cos30 ) 3 2 3 1 3 2 3 1 ( cos0 cos( 90 )) 3 2 3 1 0 0 3 0 0 2 0 0 1 = − − = + − + = − + = + + = + = + + − 如 CH2=CH2 ，BF3 等