医用化学共价键与分子间力

医用化学杂化轨道理论与分子间作用力，包括现代价键理论、杂化轨道理论、分子间作用力。医学生快来学习吧。

医用化学共价键与分子间力

• 现代价键理论
  • 经典共价键理论分子中每个原子都应具有稳定的稀有气体电子层结构，可以通过原子间共用一对或几对电子实现。这种靠共用电子对结合的化学键叫共价键
    • “—”代表共用电子对
    • 分子结构稳定性的“八耦原则”
  • 氢原子的形成
    • 电子自旋方向相反的两个氢原子，轨道才能重叠成键，为氢分子的基态。电子自旋方向相同时，核间电子的概率密度几乎为零，称为互斥态
  • 现代共价键理论的要点
    • 共价键形成条件
      • 1⃣️键合双方必须具备自旋方向相反的单电子
      • 2⃣️键合双方原子轨道应尽可能重叠
    • 共价键特点
      • 饱和性：原子有几个未成对价电子，一般只能和几个自旋方向相反的电子配对成键
      • 方向性：最大重叠原理
  • 共价键类型
    • 电子对来源
      • 正常：成键双方各提供一个电子形成共价键
      • 配位：共价键的电子对由一个原子单独形成的共价键，简称配位键。配位键用“➡️”表示，箭头从提供电子对的原子指向接受电子对的原子
    • 按成键重叠方式
      • σ键：原子轨道沿轴以“头碰头”方式进行重叠，重叠部分沿键轴显圆柱形对称分布
      • π键：相互平行的轨道以“肩并肩“的方式进行重叠，重叠部分垂直于键轴并显镜面反对称
  • 共价键参数
    • 1⃣️键能：气体分子每断开1mol某键时的焓变。键能可衡量化学键的牢固程度，键能越大，化学键越牢固
    • 2⃣️键长：分子内成键两原子核间的平衡距离。键长越短，键能越大，化学键越牢固
    • 3⃣️键角：在分子中两个相邻化学键之间的夹角。已知分子的键长和键角，就可以确定分子的几何构型
    • 4⃣️键极性：两个原子形成化学键时，两原子的电负性，正负电荷重心重合形成非极性键。两原子电负性不同，正负电荷重心不重合，形成极性键
• 杂化轨道理论
  • 要点
    • 成键过程中，同一原子能量相近的原子轨道，重新组合合成新轨道，这一过程称为杂化，新组合称为杂化轨道
    • 杂化轨道的数目等于参加杂化轨道的原子轨道总数
    • 杂化轨道比原的轨道成键能力强，生成的分子更加稳定
    • 杂化轨道在重叠时按最大夹角进行重叠，以减少排斥力
  • 类型
    • 等性杂化
      • sp杂化
      • sp2杂化
      • sp3杂化
    • 不等性杂化：杂化后得到的杂化能量不完全相同
      • NH3的杂化
      • H2O的杂化
• 分子间作用力
  • 分子的极性
    • 分子的极性当分子的正负电荷重心不重合时，分子一端带部分正电，另一端带相同电量的负电荷，形成正负两极，这种分子称为极性分子。反之正负电荷重心重合的分子为非极性分子
    • 偶极矩：分子中电荷中心电荷量与正负电荷中心距离的乘积
      • 公式：μ=q.d
      • 偶极矩方向正向负
      • μ=0非极性分子
        • 相同双原子分子d=0
      • μ越大，分子极性越强
        • 不同双原子组成的双原子分子d不等于0
        • 多原子分子的极性由键的极性和分子的几何构型共同决定
  • 分子极化：分子在电场作用下，产生偶极增大的现象称为分子极化
  • 范德华力
    • 诱导力
      • 取向力存在于极性分子和非极性分子之间，也存在于极性与极性分子之间
      • 极性分子作为电场使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极性增大与永久偶极间产生诱导力
    • 取向力
      • 当两个电子相互靠近时，一个带负电的一端与另一个分子带正电的一端接近，这样使得极性分子有一定排列的趋势，因而产生分子间引力
    • 色散力由于电子的不断运动和电子核的不断震动，常产生电子与原子核瞬间位移，产生瞬间偶极矩，分子靠瞬间偶极矩相互吸引。
  • 氢键
• σ键与π键的特点：σ键的轨道重叠程度比π键的重叠程度度要大，因此σ键比π键更牢固，π键活性大，化学性质活跃
• 分子间作用力决定着物质的沸点，熔点，溶解度等物理性质