高校无机化学价键理论天津大学第四版讲义
天津大学有机化学(第四版)第一章课件
+
-
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φ1
φ2
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+
节面
ψ*
+
+
反键轨道 成键轨道
φ1
φ2
ψ
氢分子轨道形成示意图
氢原子形成氢分子的轨道能级图
1
2
能量升高
原子轨道 分子轨道
原子轨道
原子轨道组成分子轨道的条件 能级相近 交盖程度越大，形成的键越稳定 对称性(位相)相同
分子偶极矩
双原子分子偶极矩＝共价键的偶极矩 多原子分子偶极矩＝各个共价键偶极矩矢量和
Cl
C
Cl
Cl
Cl
每个C-Cl键的偶极矩
Cl
C
Cl Cl
Cl
Cl
C
Cl Cl
Cl
Cl
C
Cl Cl
Cl
Cl
C
Cl
Cl
Cl
分子偶极矩
μ ＝0
单个共价键的偶极矩
Cl
C
H H
H
Cl
C
H H
Cl
Cl
C
H
H
Cl
Cl
C
H H
Cl
Cl
C
H
H
H
Cl
C
H
H
HБайду номын сангаас
Cl
C
H
H
H
Cl
C
H H
H
分子偶极矩
Cl
C
H
H
Cl
μ ＝3.28x10-30C.m
高校无机化学化学反应的方向和吉布斯自由能变(天津大学第四版)讲义
化学反应的吉布斯自由能变 ──热化学反应方向的判据
等温、等压的封闭体系内，不作非体 积功的前提下，任何自发过程总是朝
着吉布斯自由能(G)减小的方向进行。
rGm ＝ 0 时, 体系的G降低到最小值,
反应达平衡。此即为著名的最小自由 能原理。
rGm＝rHm-T rSm 各种 符 号 反应情况 情况 H S rG m r m r m
第二章 化学反应的方向、 速率和限度
第二章 化学反应的方 向、速率和限度 第一节 化学反应的方向和吉布 斯自由能变
2.1.1化学反应的自发过程 自发过程 在一定条件下不需外界作功，一经引发就 能自动进行的过程。 例如: 水总是自动地从高处向低处流,铁在 潮湿的空气中易生锈。 要使非自发过程得以进行, 外界必须作功。 例如：欲使水从低处输送到高处，可借助 水泵作机械功来实现。 注意：能自发进行的反应，并不意味着其 反应速率一定很大
化学反应的熵变 熵的概念： 体系内组成物质粒子运动的混乱程度。 熵是描述物质混乱度大小的物理量。 物质(或体系) 混乱度越大,对应的熵值越大。 符号：S 。单位: JK-1 在0K时,一个纯物质的完美晶体,其组分粒 子(原子、分子或离子)都处于完全有序的排 列状态, 混乱度最小, 熵值最小。 把任何纯物质的完美晶体在0K时的熵值规 定为零(S0＝0)。
标准摩尔熵 某单位物质的量的纯物质在标准态下的熵 值称为标准摩尔熵。 符号：Sm 单位：J· mol-1· K-1
注意： (1) 纯净单质在298.15K时Sm≠0； (2) 物质的聚集状态不同其熵值不同； 同种物质 Sm(g)>Sm (1)>Sm(s) (3) 物质的熵值随温度的升高而增大； (4) 气态物质的熵值随压力的增大而减小。
《无机化学》天津大学第四版第一章：化学反应中的质量关系和能量关系
等离子态
“Plasma” I. Langmuir 1926 定义1: “包含足够多的正负电荷数目近于 相等的带电粒子的物质聚集状态。”
等离子第态1章 化学反应中的质量关系和能量关系
固态等离子体：晶格中正离子与自由电子 组合;半导体中电子与空穴的组合等。 液态等离子体：如电解质溶液中正负离子 的组合。 定义2: “等离子体是由大量带电粒子组成 的非凝聚系统。” （国家自然科学基金委，“等离子体物理 学发展战略调研报告”，1994年） 强调了非凝聚系统，即排除了单纯的固态 和液态，但包含了电子束和离子束。
第1章 化学反应中的质量关系和能量关系
理想气体状态方程
实际工作中，当压力不太高、温度不太 低的情况下，气体分子间的距离大，分 子本身的体积和分子间的作用力均可 忽略，气体的压力、体积、温度以及 物质的量之间的关系可近似地用理想 气体状态方程来描述。
理想第1气章 体化学状反态应中方的程质量关系和能量关系
表明反应中每消耗1 mol N2和3 mol H2 生成2 mol NH3
1.3.2化第学1章计量化学数反与应反中的应质进量度关系和能量关系
反应进度
对于化学计量方程式
dξ = νB-1dnB
0＝∑νBB B
ξ为反应进度, 其单位为mol
nB为B的物质的量, νB为B的化学计量数 改写为 dnB = νB dξ
化学计量数(ν)
化学反应
cC + dD = yY + zZ
移项
0 = -cC - dD + yY + zZ
令 -c =νC、-d =νD、y =νY、z =νZ
无机化学(天津大学四版)C10-14学习简明指导
简要指导：元素专论要点：典型反应、制备、推断。
第十章碱金属和碱土金属元素重点：碱金属、碱土金属正常氧化物、过氧化物、超氧化物，空气中直接生成。
与H2O、CO2、酸反应。
氢氧化物的酸碱性规律，Be(OH)2为两性；Li、Be的化合物具有一定的共价性，BeCl2为共价化合物，其余均为离子晶体。
过氧化物与水或稀酸反应放出H2O2；超氧化物与水或稀酸反应放出H2O2和O2；过氧化物和超氧化物与CO2反应放出O2。
[重点练习示例：p280-1；281-7、8你的总结概要：] [你要答疑的问题：]第十一章卤素和氧族元素重点：卤素单质性质，与水、碱反应、制备，海水提溴、碘反应。
X2、HX的熔沸点规律解释。
HX还原性反应、典型制备；X2、XOx-在碱性、酸性介质中岐化反歧化反应；氧化性: F2 > C12 >Br2 >I2；还原性：F- < Cl- < Br- < I-。
HF → HCl → HBr → HI 酸性、还原性逐渐增强；热稳定性逐渐减弱。
HClO → HClO3→ HClO4酸性、热稳定性逐渐增强；氧化性逐渐减弱。
H2SO4及盐的反应；Na2S2O3的反应；H2S、H2O2的结构和性质。
浓硫酸有氧化性，与非金属（C、S、P、I2），不活泼金属（Cu、Ag、Hg)，活泼金属反应产物；硫酸盐热分解。
硫代硫酸盐，H2S2O3不稳定── 分解为H2S和S；Na2S2O3：遇强氧化剂被氧化为SO42-；遇弱氧化剂被氧化为S4O62-。
配位性AgX，Ag2SO3分解性。
[重点练习示例：p319-9；习题1、2；321-4、10、11；322-12你的总结概要：][你要答疑的问题：]第十二章氮族、碳族和硼族元素重点：氨、铵盐的热分解规律，氨的三类反应；掌握硝酸及其盐的性质；碳酸盐性质、掌握乙硼烷的结构、性质；NH3 加合、取代、氧化。
固体铵盐的热分解规律①非氧化性酸的铵盐②氧化性酸的铵盐硝酸：①热不稳定性；②强氧化性：与非金属、金属、活泼金属反应，其还原产物与金属活泼性及硝酸浓度有关。
高校无机化学沉淀反应(天津大学第四版)讲义
例 在10mL0.10mol· L-1MgSO4溶液中加入10mL
NH3· H2O NH4 + OH平衡浓度/(mol· L-1) 0.050-x x x x· x x· x -5 Kb = 0.050-x ;0.050-x≈0.050; 1.8×10 = 0.050 x=9.5×10-4 c(OH-)=9.5×10-4 mol· L-1
＋
例 在10 mL 0.10 mol· L-1 MgSO4溶液中加入10
2. 影响沉淀反应的因素 同离子效应——使难溶电解质溶解度降低 平衡移动方向 如 BaSO4(s) Ba2+ + SO24 2Na2SO4 →2Na+ + SO4 例 计算BaSO4在0.10mol· L-1Na2SO4溶液 中的溶解度。(s=1.04×10-5 mol· L-1) 22+ 解： BaSO4(s) Ba + SO4 平衡浓度/(mol· L-1) x x+0.10
应用计算公式应注意:
2.不适用于难溶弱电解质
AB(s)
A+ + B-
s(AB)=c(AB)+c(A+)=c(AB)+c(B-) s=c(AB) + Ksp(AB) ×c
只有相同类型、基本不水解的难溶强电 解质，可直接根据溶度积大小来比较溶 解度的相对大小
Ksp s/(mol· L-1) 类型 难溶电解质 AgCl 1.77×10-10 1.33×10-5 -13 -7 AgBr 5.35 × 10 7.33 × 10 AB AgI 8.52×10-17 9.25×10-9 AB2 MgF2 6.5×10-9 1.2×10-3 A2B Ag2CrO4 1.12×10-12 6.54×10-5
高校无机化学键参数(天津大学第四版)讲义
6.1 键参数
键参数
表征化学键性6.1 键参数
6.1.1 键能
键能：气体分子每断开1mol某键时的焓变
如 HCl (g)
29815K
标准态
H(g) + Cl(g)
E (H－Cl)=△H =431kJ· mol-1 键能可衡量化学键的牢固程度
键能越大，化学键越牢固
6.1 键参数
C－ C 154 356 N－ N 146 160 C－ N 147 285
C=C 134 598 N=N 125 418 C=N 132 616
C≡C 120 813 N≡N 109.8 946 C≡N 116 866
6.1 键参数
6.1.3 键角
键角:在分子中两个相邻化学键之间的夹角
′
V形
直线形
1. 价键理论的基本要点 2. 分子的几何构型和杂化轨道 理论的基本要点及其应用 3. 分子轨道理论的基本概念及 其应用 4. 分子间力和氢键
第六章 分子的结构与性质
6-1 键参数
目 录
6-2 价键理论
6-3 分子的几何构型 6-4 分子轨道理论 6-5 分子间力和氢键
第六章 分子的结构和性质 第一节 键参数
已知分子的键长和键角, 就可确定分子的几何构型。
6.1 键参数
6.1.3 键角
键角:在分子中两个相邻化学键之间的夹角
′
′
三角锥形
正四面体形
6.1 键参数
6.1.2 键长(Lb)
键长：分子内成键两原子核间的平衡距离 同一种键在不同分子中,键长基本是个定值
键 Lb/pm C－ C 154 金刚石 153 乙烷 154 丙烷 155
键长越短，键能越大，化学键越牢固
无机化学第四版知识点复习资料整理
无机化学第四版知识点复习资料整理无机化学是大学化学的重要分支之一，而无机化学第四版就是一本涵盖了无机化学各个方面知识的优秀教材。
学生在学习无机化学课程的时候，需要掌握的知识点非常多，如果能够有一份清晰的知识点复习资料整理，将会大大提高学习效率。
接下来，本文将会介绍一份针对无机化学第四版的知识点复习资料整理。
一、基本概念1. 无机化合物的概念2. 原子结构的基本原理和定律3. 周期表的结构和性质4. 化学键的概念及其分类5. 配位化合物和晶体场理论二、化合物的性质1. 气体、液体和固体的物性2. 溶解度和溶液的性质3. 化学反应的热力学4. 化学反应的平衡5. 酸碱理论和弱电解质三、主要无机元素及其化合物1. 氢、氧、氮和氧化物2. 卤素、硫和硫化物3. 金属元素及其化合物4. 过渡金属元素及其化合物5. 钙和碱土金属元素及其化合物四、实验室技能1. 常见无机化学实验的实验操作及其意义2. 酸碱滴定法和氧化还原滴定法3. 离子反应和离子交换4. 晶体生长和结构分析5. 电化学方法和电化学测试以上是本资料整理的无机化学第四版的知识点复习资料整理的主要内容，具体如下：一、基本概念1. 无机化合物的概念无机化合物指的是由无机元素构成的化合物。
它们的分子结构和性质都很简单，并且这些化合物在自然界中大量存在。
无机化合物被广泛应用于冶金、玻璃、陶瓷、建筑材料、电子、药物等领域。
2. 原子结构的基本原理和定律原子的结构是由核和电子组成。
核心由质子和中子组成，而电子则绕着核心旋转。
原子的外层电子能够决定化学性质和反应性。
根据电子云的分布，从而可以确定原子的化学性质和物理性质。
3. 周期表的结构和性质周期表是元素周期性和化学性质的基础。
元素按照原子序数从小到大排列，这些元素在化学性质和物理性质上有周期性。
周期表是通过原子核的正电荷和电子的云层之间的相互作用产生的，因此这种周期性反映了这种相互作用的自然特性。
4. 化学键的概念及其分类化学键是由两个或两个以上的原子通过共用、移走、接受或捐赠电子而形成的。
无机化学(天津大学第四版答案)
化学反应中的质量关系和能量关系习题参考答案1.解: 1.00吨氨气可制取2.47吨硝酸。
2.解: 氯气质量为 2.9 X 103g 。
3.解:一瓶氧气可用天数n (p pjy (13.2 103-1.01 103)kPa 32L n 2 P 2V 2 101.325kPa 400L__d^4•解：TM PVnR mR=318 K 44.9 C5.解：根据道尔顿分压定律n ip(N 2)= 7.6 104 Pa p(O 2)= 2.0 104 Pa p(Ar) =1 103 Pa 6.解：(1) n(CO 2)0.114mol; p(C02) 2.87 104 Pa(2) p(N 2) p PQ 2) p(CO 2)3.79 104Pa (3)迥以空 267 10：Pa 0.286 n p 9.33 104Pa7.解：(1) p(H 2)=95.43 kPa9. 解： U = Q P p V = 0.771 kJ 10. 解： (1) V 1 = 38.3 10-3 m 3= 38.3LpV 2(2) T 2 = - = 320 KnR(3) W =( p V) = 502 J(4) U = Q + W = -758 J (5)H = Q p = -1260 J5 38.解：(1)=5.0 mol(2)=2.5 mol结论：反应进度（）的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关，但与反应式的与法有关。
(2) m(H 2)= pVM RT=0.194 g11. 解：NH3(g) + 4O2© 2标8辔NO(g) + 空山。
^) 屮皿=226.2 kJ mol12. 解：r H m= Q p = 89.5 kJr U m = r H m nRT=96.9 kJ13. 解：(1) C (s) + O2 (g) T CO2 (g)r H m = f H m (CO2, g) = 393.509 kJ mol 11 12 CO2(g) + 护(s) T CO(g)r H m = :86.229 kJ mol 1CO(g) + 1 21Fe2O3(s) T 2 Fe(s) + CO2(g)r H m=:8.3 kJ mol 1各反应r H m之和r H m= 315.6 kJ mol 1o(2)总反应方程式为3 1 3 22 C(s) + O2(g) +3 Fe2O3(s) T CO2(g) + - Fe(s)r H m= 315.5 kJ mol 1由上看出：⑴与⑵计算结果基本相等。
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6.2 价键理论
6.2.1 共价键
共价键的类型
按键是否有极性分：
强极性键:如 H－Cl
极性共价键
共价键
弱极性键:如 H－I
非极性共价键:如 H－H、Cl－Cl
按原子轨道重叠部分的对称性分：
σ键、π键、δ键
6.2 价键理论
¨¨
/\ FF
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
共价键特征
方向性: 为满足最大重叠原理, 成键时原 子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠。
_
+ +
_ + + 不能成键
_ ++
能成键
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
原子轨道重叠的对称性原则 只有当原子轨道对称性相同的部分重叠, 原子间的概率密度才会增大, 形成化学键
y y π pz-pz
状相同、符号相反 π电子：形成π键的电子
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
价键结构式 ··
:N—N: ··
分子结构式
例
N2
化学键示意图
πz
πy
N σx N
N≡N 或
:N≡N:
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
配位共价键
含义：共用电子对由一个原子单 方面提供所形成的共价键
形成条件 ： 1. 一个原子价层有孤电子对(电子给予体) 2. 另一个原子价层有空轨道(电子接受体)
N N
2p
2p
N2 :N≡N:
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
共价键特征
饱在和特性定: 的原子条有件几下个,未有成对的的成价对电 的价电子子能,一被般只拆能开和为几单个电自旋子 方参与成键
S
向相反的电子配对成键。
3s 3p
3d
3s 3p
3d
FF
[¨·S·] + 6¨[·F:] → F \– /S – F
当与_ 两“p+ss原+x+--”+s子、+ 轨“道－以”对与p_+y称“-_+p性－y相”同)重的d叠+_x部y_+-分p+_(y即“+”
6.2 价键理论
6.2.1 共价键原子轨道重叠的对称性原则
当两原子轨道以对称性不同的部分(即”+”
与”-”)重叠，原子间的概率密度几乎等
于零，难以成键
+_+
+_
6.2键.1型过共渡价键
两原子是形成离子键还是共价键取决于： 两原子吸引电子的能力，
即两元素电负性的差(△χ), △χ越大，键的极性越强。 极性键含有少量离子键和大量共价键成分， 大多数离子键只是离子键成分占优势而已。
6.2 价键理论
△χ
键型过渡
电 负
2.1-2.1=0 H
H
性 差
2.5-
值 2.1=0.4
6.2.1 共价键
σ键：原子轨道以“头碰头”的形式重
叠
所形成的键
x
x
σ s-s
σ s-p
对键轴(x轴)具有圆柱形对称性 σ电子：形成σ键的电子 x σ p-p
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
π键：原子轨道以“肩并肩”的形式重
叠
z z
所形成的键对xy平面具有反对称性
即重叠部分对xy平
x 面的上、下两侧，形
实验测知: H2 核间距＝74pm
53pm H 玻尔半径＝
说明H2分子形成时：
d 74pm
成共键价电键子：的原轨子道间发由生于了成重键叠电，子使的核原间子形轨成道 了
电子概率密度较大的区域，削弱了两核间的
正电排斥，重增叠强而了形核成间的电化子学云键对核的吸引，
使体系能量降低，形成共价键。
6.2 价键理论
越
大， 2.8-
键 的
2.1=0.7
极 性
3.0-
越 2.1=0.9
强
H ᬬI:
H ᬬBr:
H ·¨¨Cl: H ·¨¨F: Na ¨¨·F:
非极性键 极性键 离子键
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
配位共价键
例 CO
2s
C
2p
O
2s 2p
π配键→ ·· σ键 π键→:C·—O·:
:C: O C = O 电子式 分子结构式
价键结构式
6.2 价键理论 6.2.2 离子键 本质：阳、阴离子之间的静电引力
存在：离子晶体和少量气态分子中
特征：无方向性和饱和性
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
价键理论(电子配对法)要点 两原子靠近时，自旋方向相反的未成 对的价电子可以配对，形成共价键
成键电子的原子轨道重叠越多，形成 的共价键越牢固——最大重叠原理
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
共价键特征
饱和性: 原子有几个未成对的价电
子,一般只能和几个自旋 方
例:
向相反的电子配对成键。
高校无机化学价键 理论天津大学第四
版讲义
第六章 分子的结构和性质 第二节 价键理论
6.2 价键理论
共价键理论
现代价键理论是建立在量子力学 基础上的，主要有： 价键理论：认为成键电子只能在以化
学键相连的两原子间的 区 分子轨道理论域：内认运为动 价键理论
6.2.1 共价键 共价键的形成: 以H2为例