结构化学专业知识讲座省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、4.4 分子偶极矩和极化率分子偶极矩和极化率(dipole moments and polarizability)什么是偶极矩什么是偶极矩?偶极矩是表示分子中电子分布物理量。分子由带正电原子核偶极矩是表示分子中电子分布物理量。分子由带正电原子核和带负电电子组成,对于中性分子,正负电荷相等,整个分子是电和带负电电子组成,对于中性分子,正负电荷相等,整个分子是电中性,但正负电荷中心能够重合,也能够不重合。正负电荷不重中性,但正负电荷中心能够重合,也能够不重合。正负电荷不重合分子称为极性分子,它有偶极矩。合分子称为极性分子,它有偶极矩。偶极矩物理意义:偶极矩物理意义:它是个矢量,这里我们要求其方向是
2、由正电荷中心指向负电荷中它是个矢量,这里我们要求其方向是由正电荷中心指向负电荷中心,偶极矩心,偶极矩是正负电荷中心间距离是正负电荷中心间距离r与电荷量与电荷量q乘积,即:乘积,即:偶极矩单位为库仑米(偶极矩单位为库仑米()。)。第1页偶极矩产生原因:偶极矩产生原因:因为组成份子或化学键原子电负性差异,它们对于电子因为组成份子或化学键原子电负性差异,它们对于电子云吸引能力不一样。所以它们正负电荷中心就会不重合,从而云吸引能力不一样。所以它们正负电荷中心就会不重合,从而产生偶极矩。比如在产生偶极矩。比如在HCl分子中,因为氯原子电负性比氢原子分子中,因为氯原子电负性比氢原子强,所以电子云向氯原子附
3、近靠近,这么氯原子就带由少许负强,所以电子云向氯原子附近靠近,这么氯原子就带由少许负电荷,然而因为电荷,然而因为HCl分子是电中性,那么氢原子就带有少许分子是电中性,那么氢原子就带有少许正电荷。这么正电荷。这么HCl分子正负电荷中心就不重合了,产生了偶极分子正负电荷中心就不重合了,产生了偶极矩。矩。第2页偶极矩大小:偶极矩大小:若有电量为一个元电荷(若有电量为一个元电荷()正负电荷)正负电荷相距相距10-10m,则其偶极矩为,则其偶极矩为 在在cgs制中,上述情况下制中,上述情况下。这里。这里D称称Debye(德拜),是分子偶极矩一个单位。(德拜),是分子偶极矩一个单位。比如上页例子种比如上页
4、例子种HCl分子偶极矩为分子偶极矩为1.82D。第3页4.4.1 分子偶极矩和分子结构(分子偶极矩和分子结构(Molecule dipole moments and the structure of molecule)键偶极矩键偶极矩(bond dipole moments):只要成键两个原子是不一样,它们在电负性上就有差异。它们对只要成键两个原子是不一样,它们在电负性上就有差异。它们对于成键电子吸引能力就有差异。这么就会造成电子云向一边移动,于成键电子吸引能力就有差异。这么就会造成电子云向一边移动,这么正负电荷中心就不重合,从而产生偶极矩。产生键偶极矩大小主这么正负电荷中心就不重合,从而产生
5、偶极矩。产生键偶极矩大小主要是由成键两个原子电负性差决定。要是由成键两个原子电负性差决定。我们要想研究分子偶极矩必须先研究组成份子化学键我们要想研究分子偶极矩必须先研究组成份子化学键偶极矩。偶极矩。第4页 因为因为Cl原子电负性比原子电负性比C大,这么在大,这么在Cl原子周围就有多出原子周围就有多出负电荷(负电荷(-),),C原子周围就有多出正电荷(原子周围就有多出正电荷(+),因),因此此CCl键含有极性。这个键被称为极性共价键。键含有极性。这个键被称为极性共价键。第5页若干化学键键矩若干化学键键矩第6页分子偶极矩分子偶极矩 分子偶极矩由分子中全部原子和性质以及它们相对位分子偶极矩由分子中全
6、部原子和性质以及它们相对位置决定。若不考虑键相互影响,并认为每个键能够贡献它自置决定。若不考虑键相互影响,并认为每个键能够贡献它自己偶极矩,则分子偶极矩可近似地由键偶极矩(键矩)己偶极矩,则分子偶极矩可近似地由键偶极矩(键矩)按矢量加和而得。按矢量加和而得。Example:第7页第8页比如,比如,H2O分子中分子中HO键键矩经过查表键键矩经过查表4.4.2为为 HOH=104.5假如认为假如认为H2O分子偶极矩为两个分子偶极矩为两个HO键键矩矢量和,则键键矩矢量和,则第9页分子对称性和偶极矩关系:分子对称性和偶极矩关系:分子有没有偶极矩与分子对称性有亲密关系,可依据分子分子有没有偶极矩与分子对
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