无机化学课件第七章分子结构
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无机化学分子结构无机化学是研究无机物质的性质、结构和反应的学科,其中分子结构是无机化学中一个非常重要的方面。
无机化学分子结构的研究是为了深入理解无机物质的性质和反应机理,并可以为无机材料的开发和应用提供基础。
在无机化学中,分子结构主要是指由原子组成的分子的三维排列方式。
分子结构的研究可以通过实验和理论计算两种方法来进行。
实验上,常用的技术包括X射线晶体学、核磁共振、质谱和红外光谱等。
其中,X射线晶体学是研究分子结构最常用的方法之一、它利用X射线通过晶体时产生的衍射图案来确定晶体的各个原子的位置。
通过分析晶体的衍射图案,可以推断出分子的空间排列方式,从而确定分子结构。
核磁共振技术可以通过原子核的共振吸收谱来获得关于分子的结构信息。
质谱则可以用来测量分子的质量和质量分布情况。
红外光谱则可以测量分子的振动谱,从而了解分子中化学键的类型和存在。
理论计算在无机化学分子结构研究中也起着重要的作用。
理论计算技术包括量子力学、分子力学和分子动力学等方法。
量子力学可以通过解方程组来计算分子的能量和几何构型等信息。
分子力学是基于经典力学原理的方法,它通过计算原子间的位能来确定分子的结构。
分子动力学则是通过模拟原子的运动轨迹来研究分子的结构和性质。
无机化学分子结构的研究不仅可以帮助理解分子的性质和反应机理,还对无机材料的开发和应用具有重要意义。
例如,在催化剂的设计和优化中,了解催化剂分子结构的变化和活性位点的位置可以帮助提高催化剂的效率和选择性。
在材料科学中,通过调控无机材料的分子结构可以实现材料的特定性能,例如控制材料的导电性和光学性能等。
此外,无机荧光材料的研究也与分子结构有直接关系,通过调节分子结构和晶格结构可以获得不同的荧光发射频率,从而应用于荧光显示、生物成像等领域。
总结起来,无机化学分子结构的研究是无机化学的重要组成部分。
通过实验和理论计算的手段,可以确定无机物质的分子结构,进一步理解其性质和反应机理。
这些研究对无机材料的开发和应用具有重要意义,有助于提高催化剂的效率、设计新型功能材料,并推动材料科学和荧光材料的进一步发展。
To our students, whose enthusiasm and curiosity have often inspired us, and whose questions and suggestions have sometimes taught us.T.L.Brown无机化学可分为三大部分:化学原理、化学理论和描述化学。
化学键:原子间较强的相互作用力(>40kJ/mol)离子键、共价键、金属键化学键离子键共价键双原子共价键电子对键(单/双/三键)单电子键三电子键多原子共价键共轭π键多中心键金属键离子键形成离子键的必要条件是存在电离能低的活泼金属元素与电子亲合能高的活泼非金属元素。
正离子和负离子之间通过静电引力结合在一起,形成离子化合物。
这种正、负离子间的静电引力叫做离子键。
当不同的原子通过离子键结合形成分子时,必然伴随着体系能量的变化,而且新体系的能量大大低于旧体系。
由于离子键的本质是静电引力,所以离子键没有方向性(电荷球形对称分布),也没有饱和性(库伦引力的性质决定)。
离子的特征表现在离子电荷、离子的电子构型和离子半径。
离子电荷指原子在形成离子化合物过程中失去或获得的电子数,它与各元素原子的电子构型有关。
所谓离子的电子构型是指如下的电子构型:8电子构型,如Na+、K+、Ca2+,即(n-1)p6电子构型或稀有气体电子构型;9-17电子构型(或不规则电子构型),如Mn2+、Cr3+、Co2+等,仍然保留(n-1)d x价电子的低氧化态的过渡金属离子;18电子构型,如Cu+、Ag+、Zn2+,保留(n-1)d10的IB、IIB族离子;18+2电子构型,如Pb2+、Bi3+、Sn2+,主要是第五、六周期的IIIA、IV A、V A族保留(n-1)d10ns2的低氧化态正离子(次外层18电子,最外层2电子)。
离子的电子层构型同离子间的作用力,即离子键的强度有很密切的关系。
不同构型的正离子对同种负离子的结合力的大小有如下规律:8电子构型的离子< 9-17电子构型的离子< 18或18+2电子构型的离子。