共价键理论
Cl-Cl 键，
第二章 共价键理论和分子结构
第二章 分子结构 一、 填空题 1、C 2+的分子轨道为_________________，键级___________________； HCl 的分子轨道为________________，键级__________ 。 2、OF， OF +， OF -三个分子中， 键级顺序为________________。 3、HBr 分子基态价层轨道上的电子排布是 _________________________ 。 4、对称元素C 2与σh 组合，得到___________________；C n 次轴与垂直它的C 2组合，得到______________。 5、有一个 AB 3分子，实验测得其偶极矩为零且有一个三重轴，则此分子所属点群是_______________________。 6、判别分子有无旋光性的标准是__________。 7、既具有偶极矩，又具有旋光性的分子必属于_________点群。 二、选择题 1、 H 2+的H ?= 21?2- a r 1 - b r 1 +R 1， 此种形式已采用了下列哪几种方法： (A) 波恩-奥本海默近似 (B) 单电子近似 (C) 原子单位制 (D) 中心力场近似 2、对于"分子轨道"的定义，下列叙述中正确的是： (A) 分子中电子在空间运动的波函数 (B) 分子中单个电子空间运动的波函数 (C) 分子中单电子完全波函数(包括空间运动和自旋运动)
(D) 原子轨道线性组合成的新轨道 3、含奇数个电子的分子或自由基在磁性上： (A) 一定是顺磁性 (B) 一定是反磁性 (C) 可为顺磁性或反磁性 （D ）没有磁性 4、下列分子的键长次序正确的是 (A) OF -> OF > OF + (B) OF > OF -> OF + (C) OF +> OF > OF - (D) OF - > OF +> OF 5、若以x 轴为键轴，下列何种轨道能与p y 轨道最大重叠？ (A) s (B) d xy (C) p z (D) d xz 6、Cr 与 CO 形成羰基化合物 Cr(CO)6，其分子点群为 (A) D 4h (B) T d (C) O h (D) D 6h 7、2，4，6-三硝基苯酚是平面分子，存在离域π键，它是： (A) (B) (C) (D) 1612 Π1814Π1816Π1616Π三、简答题 1、在有机化合物中，C ═O(羰基)的偶极距很大(μ=7.67×10-30C ·m)，而CO 分子的偶极距却很小，解释原因。 2、SO 42-中S —O 键长为149？pm ，比共价单键半径加和值(175？pm)短，说明原因。说明SiF 62-能稳定存在而SiCl 62-不稳定的原因。 判断 NO 和 CO 哪一个的第一电离能小，原因是什么？ 3、CO 是一个极性较小的分子还是极性较大的分子？ 其偶极矩的方向如何？为什么？ 4、写出N 2基态时的价层电子组态， 并解N 2的键长(109.8？pm)特别短、
2-2-1 共价键与分子的立体结构
编号：15 第二节共价键与分子的立体结构 （第1课时） 2010年3月29日 班级__________ 姓名__________ 【学习目标】 1、理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型； 2、学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型 【学习重难点】 重点：杂化轨道类型难点：杂化轨道类型 【学案导学过程】 活动·探究原理 规律 方法 技巧（一）甲烷分子的形成及立体构型 联想质疑：1、共价键决定原子的结合方式，决定分子的空间构型吗？ 2、利用电子配对理论能解释甲烷的空间构型吗 3、为了解释甲烷的空间构型鲍林提出了什么理论？ 4、甲烷分子形成过程：C: 2s22p x12p y13p z 观察左 图你能 用语言 描述一 下甲烷 的空间 构型的 形成过 程吗？ 思考：1原子轨道为什么可以进行杂化？（提示从共价键键能大小和体系能量 变化来分析）
2、轨道杂化后在数目，形状，能量上是否发生变化？ 3、轨道杂化的结果是什么？ 4、尝试解释轨道杂化 （二）常见的SP杂化过程活动探究：SP杂化： 2、sp2杂化型 直线型 （BeCl 2 ） 交流与 讨论： 用杂化 轨道理 论分析 乙炔分 子的成 键情况 平面正 三角形 （BF3） 交流与 讨论： 用杂化 轨道理 论分析 乙烯分 子的成 键情况【当堂检测】
(A)1．在外界条件的影响下，原子内部______________________________的过程叫做轨道杂化，组合后形成的新的、____________________的一组原子轨道，叫杂化轨道。2．甲烷分子中碳原子的杂化轨道是由一个__________轨道和三个__________轨道重新组合而成的，这种杂化叫_____________________。 3．乙烯分子中碳原子的原子轨道采用sp2杂化。形成乙烯分子时，两个碳原子各用__________的电子相互配对，形成一个σ键，每个碳原子的另外_____________分别与两个氢原子的_______________的电子配对形成共价键；每个碳原子剩下的一个未参与杂化的__________的未成对电子相互配对形成一个__________键。 (B)4．下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是（） A．H2O B．NH3 C．C2H4D．CH4 5．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（） A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键 C．C-H之间是sp2形成的σ键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
价键理论
价键理论 自1916年路易斯提出经典的共价键理论以来，共价键理论有了很大的发展。现代共价键理论有两种，一是价键理论，二是分子轨道理论。 （一）价键理论的基本要点 价键理论，又称电子配对法，其基本要点如下： 1.具有自旋相反的未成对电子的两个原子相互接近，可以形成稳定的共价键。 如果A、B两个原子各有一个自旋相反的未成对的电子，那么这两个未成对电子可以相互配对形成稳定的共价键，这对电子为A、B两原子所共有（共用）。如果A、B各有两个或三个未成对的电子，则自旋相反的单电子可两两配对形成双键或叁键。 如果A原子有两个未成对电子，B原子有一个未成对电子，那么一个A原子能与两个B原子结合形成AB2型分子，…。 2．原子中未成对的电子数等于原子所能形成的共价键数目(共价键的饱和性)。 共价键是由成键原子中自旋相反的未成对电子配对形成的。一个原子的一个电子和另一个原子的一个电子配对以后，不能再和第二个电子配对。因为这时其中必有两个电子的自旋方向相同而相斥。也就是说一个原子所能形成共价键的数目是一定的。原子中未成对的电子数等于原子所能形成的共价键数目，这就是共键价的饱和性。例如，H原子只有一个未成对电子，它和另一个H原子的未成对电子配对后，就不能再与第二个H原子的电子配对了，……。 3.成键电子的电子云重叠越多，核间电子子云密度就越大，形成的共价键就越牢固(共价健的方向性)。 共价键的生成是由于自旋相反的单电子相互配对，电子云重叠的结果。因此，当两个原子形成分子时，电子云重叠的程度越大，则两原子间的电子云密度越大，生成的共价键就越牢固，所以，在形成共价键时，电子云总是尽可能达到最大程度的重叠。因此,在形成共价键时，原子间总是尽可能沿着电子云最大重叠方向成键。s电子云呈球形对称分布，p、d、f电子云在空间都有一定的伸展方向。在形成共价键时，除了s 电子云和s电子云可以在任何方向上都能达到最大程度的重叠外，p、d电子云的重叠，只有在一定方向上才能使电子云有最大程度的重叠。即共价键是有方向性的。例如，当氢原子1s电子云和氯原子的3p电子云重叠形成HCL分子时，氢原子的1s电子云总是沿着氯原子未成对电子的3p电子云对称轴方向作最大程度的重叠（图4-9（a））。其他方向都不能形成稳定的分子（图4-9（b）（c））。 电子云的三种重叠情况 图4-9 氢原子的1s电子云与氧原子的3P x （二）共价键的类型 共价键有两种成键方式。一种是电子云以：“头碰头”方式相重叠，电子云及重叠部分沿键轴（两核间连线）呈圆柱形对称分布，重叠部分绕轴旋转任何角度形状不会改变，这种键叫σ键。另一种是成键的两个电子云的对称轴相平行，以“肩并肩”方式相重叠，电子云重叠部分对通过键轴的一个平面具有对称性，这种键称为π键。 例如在N2分子中，氮原子的价层电子结构为：2p x12p y12p z1三个未成对的p电子分占三个互相垂直的p轨道。当两个氮原子结合成N2分子时，p x电子云沿x轴方向以“头碰头”方式重叠形成一个σ键，每个原
共价键及分子结构知识梳理
共价键及分子结构知识梳理】 一、共价键 1-1共价键的实质、特征和存在实质：原子间形成共用电子对特征：a.共价键的饱和性，共价键的饱和性决定共价分子的。 b共价键的方向性，共价键的方向性决定分子的。 1-2共价键的类型 b键：S-Sb键、S-p c键、p-p b键，特征：轴对称。 n键：p-p n键，特征：镜像对称 【方法引领】b键和n键的存在规律b键成单键；n键成双键、三键。 共价单键为b键；共价双键中有1个b键、1个n键；共价三键中有1个b键、2个n 键。 对于开链有机分子：b键数=原子总数-1 ; n键数=各原子成键数之和- b键数(环 状有机分子，b键数要根据环的数目确定) 原子形成共价分子时，首先形成b键，两原子之间必有且只有1个b键；b键一般比n 键牢固，n键是化学反应的积极参与者。 形成稳定的n键要求原子半径比较小，所以多数情况是在第二周期元素原子间形成。如 C02分子中碳、氧原子之间以p-p b键和p-p n键相连，而SiO2的硅、氧原子之间就没有p-p n键。 【课堂练习1】 (1)下列说法不正确的是 A .乙烷分子中的6个C —H和1个C —C键都为b键，不存在n键 B ?气体单质中，一定有b键，可能有n键 C.两个原子间共价键时，最多有一个b键 D . b键与n键重叠程度不同，形成的共价键强度不同 (2)有机物CH2= CH —CH2—C三CH分子中，C—H b键与C —C b键的数目之比为；b键与n 键的数目之比为。 二、键参数一一键能、键长与键角 2-1键能的意义和应用 a.判断共价键的强弱 b.判断分子的稳定性 c.判断物质的反应活性 d.通过键能大小比较，判断化学反应中的能量变化 【思考】 比较C —C和C= C的键能，分析为什么乙烯的化学性质比乙烷活跃，容易发生加成反 应？ 2-2键长的意义和应用 键长越短，往往键能越大，表明共价越稳定。(键长的长短可以通过成键原子半径大小 来判断) 2个原子间的叁键键长v双键键长v单键键长 2-3键角的意义 键角决定分子的空间构型，是共价键具有方向性的具体表现。 【典例分析】碳、氮两种元素都能形成单键、双键和叁键。测得二者键能有如下规律： 3 E N> 2 E N =N > E N—N； -3E C V E c= c< E C—C 试分析为什么氮分子不易发生加成反应，而乙烯和乙炔容易发生加成反应？
基础无机：Lewis共价键理论和共振结构式
基础无机：Lewis共价键理论和共振结构式 作者：虹Rreflect_F 本文受众：高中以上 Lewis共价键理论是经典的共价键理论。当然，在MO，VB等面前可能不值一提。但是原始与简单也有它的好处，如果我们可以用一些更为简单的方法去解释一些分子结构给出的信息，何乐而不为呢？就如同在适合的时候没必要使用洛仑兹变换而使用伽利略变换一样。这个也是它在基础有机化学中应用十分广泛的原因。故在这里提及一些关于Lewis结构式的内容。 *注：在Lewis结构式里我们讨论的是分子或者是以共价键组成的离子，而且主要针对主族元素。副族元素的化合物置于配位化合物部分进行讨论。 一．Lewis结构式的书写 1.八隅律 中心原子通过电子共用达到周围8价电子的稳定结构（H为2电子）。 2. 几种Lewis结构的书写方法： 一种（左图）是高中所熟知的电子式，标准式（中间）是把电子式中共用电子对用短线代替，只需要标出孤对电子。还有一种（右图）是在孤对电子较多时可以弃去孤对电子来表示分子的结构。 3. 键数的计算： 有了八隅律作为规则就可以轻易的算出化合物中的键数n。 我们设分子中有a个重原子（除了氢原子以外的其他原子，在等电子体部分中有提及）b个氢原子，那么我们所拥有的价电子数可以通过计算得出设为c。那么我们达到理想结构每个原子都达到8电子的稳定结构，所总共的电子为8a+2b，很显然我们多算了电子，而这个多算的电子数目是8a+2b-c。 这些多的电子通过共用电子对来实现互补，2个电子一根键所以总键数就是4a+b-c/2。 以HCN为例n=4*2+1-（1+4+5）/2=4，所以共4根键。 4. 形式电荷 有时我们画出来的分子周围多了电子或者少了电子，这样就可以看作多了电子的原子丢掉一个（或
共价键理论
教案用纸 教学内容、方法及过程 附 记第5讲 （2课时） 授课日期：2016.10.06 教学目的：掌握共价键形成，特征，类型及键参数 教学重点：共价键特征及类型； 教学难点：共价键类型及键参数 教学设计：1、首先给大家引入共价键的形成原理。 2、着重分析共价键的类型以及三种键参数。 教学内容： 第六章分子结构与晶体结构 第一节共价键理论 1916年，路易斯提出共价键理论。 靠共用电子对，形成化学键，得到稳定电子层结构。 定义：原子间借用共用电子对结合的化学键叫作共价键。 对共价键的形成的认识，发展提出了现代价键理论和分子轨道理论。 一、共价键的形成和本质（应用量子力学） 当两个氢原子（各有一个自旋方向相反的电子）相互靠近，到一定距离时，会发生 相互作用。每个H原子核不仅吸引自己本身的1s电子还吸引另一个H原子的1s电子，平衡之前，引力＞排斥力，到平衡距离d，能量最低：E0﹤2E，形成稳定的 共价键。 H原子的玻尔半径：53pm，说明H2分子中两个H原子的1S轨道必然发生
教案用纸 教学内容、方法及过程 附 记重叠，核间形成一个电子出现的几率密度较大的区域。这样，增强了核间电子云对 两核的吸引，削弱了两核间斥力，体系能量降低，更稳定。 （核间电子在核间同时受两个核的吸引比单独时受核的吸引要小，即位能低，∴能 量低） 二、价键理论的要点 1、要有自旋相反的未配对的电子 H↑+ H↓ -→ H↑↓H 表示：H:H或H-H 2、电子配对后不能再配对即一个原子有几个未成对电子，只能和同数目的自旋方 向相反的未成对电子成键。如：N：2s22p3，N≡N或NH3 ，这就是共价键的饱和 性。 3、原子轨道的最大程度重叠（重叠得越多，形成的共价键越牢固） 三、共价键的特征 饱和性、方向性 四、共价键的类型 1、σ键和π键（根据原子轨道重叠方式不同而分类） s-s ：σ键，如：H-H s-p ：σ键，如：H-Cl p-p ：σ键，如：Cl-Cl π键， 单键：σ键
分子结构与晶体结构完美版
第六章分子结构与晶体结构 教学内容： 1.掌握杂化轨道理论、 2.掌握两种类型的化学键（离子键、共价键）。 3.了解现代价键理论和分子轨道理论的初步知识，讨论分子间力和氢键对物质性质的影响。 教学时数：6学时 分子结构包括： 1.分子的化学组成。 2.分子的构型：即分子中原子的空间排布，键长，键角和几何形状等。 3.分子中原子间的化学键。 化学上把分子或晶体中相邻原子（或离子）之间强烈的相互吸引作用称为化学键。化学键可分为：离子键、共价键、金属键。 第一节共价键理论 1916年，路易斯提出共价键理论。 靠共用电子对，形成化学键，得到稳定电子层结构。 定义：原子间借用共用电子对结合的化学键叫做共价键。 对共价键的形成的认识，发展提出了现代价键理论和分子轨道理论。 1.1共价键的形成 1.1.1 氢分子共价键的形成和本质（应用量子力学） 当两个氢原子（各有一个自旋方向相反的电子）相互靠近，到一定距离时，会发生相互作用。每个H原子核不仅吸引自己本身的1s电子还吸引另一个H原子的1s电子，平衡之前，引力＞排斥力，到平衡距离d，能量最低：形成稳定的共价键。 H原子的玻尔半径：53pm，说明H2分子中两个H原子的1S轨道必然发生重叠，核间形成一个电子出现的几率密度较大的区域。这样，增强了核间电子云对两核的吸引，削弱了两核间斥力， 体系能量降低，更稳定。（核间电子在核间同时受两个核的吸引比单独时受核的吸引要小，即位能低，∴能量低）。
1.1.2 价键理论要点 ①要有自旋相反的未配对的电子 H↑+ H↓ -→ H↑↓H 表示：H:H或H-H ②电子配对后不能再配对即一个原子有几个未成对电子，只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子成键。如：N：2s22p3，N≡N或NH3 这就是共价键的饱和性。 ③原子轨道的最大程度重叠 （重叠得越多，形成的共价键越牢固） 1.1.3 共价键的类型 ①σ键和π键（根据原子轨道重叠方式不同而分类） s-s ：σ键，如：H-H s-p ：σ键，如：H-Cl p-p ：σ键，如：Cl-Cl π键， 单键：σ键 双键：一个σ键，一个π键 叁键：一个σ键，两个π键 例：N≡N σ键的重叠程度比π键大，∴π键不如σ键牢固。 σ键π键 原子轨道重叠方式头碰头肩并肩 能单独存在不能单独存在 沿轴转180O符号不变符号变 牢固程度牢固差 含共价双键和叁键的化合物的重键容易打开，参与反应。
无机化学第10章共价键与分子结构习题全解答.doc--12-19
第10章共价键与分子结构 1.写出下列物质的Lewis结构式并说明每个原子如何达到八电子结构：HF，H2Se， H2C2O4(草酸)，CH3OCH3(甲醚)，H2CO3，HClO，H2SO4，H3PO4。 解： ，，，， ，，。 上述分子中的原子除H原子外，其他原子通过所形成的共价键共有电子和价电子层孤对电子共同构成8电子结构。 2、用杂化轨道理论说明下列化合物由基态原子形成分子的过程（图示法）并判断分子的空间构型和分子极性：HgCl2，BF3，SiCl4，CO2，COCl2，NCl3，H2S，PCl5。 解： ①HgCl2 HgCl2分子的中心原子为Hg原子。基态时Hg原子的价电子构型为6s2。当Hg 原子与Cl原子相遇形成HgCl2时，Hg的6s轨道中的1个电子激发到1个6p轨道，然后6s轨道和该6p轨道采用sp杂化形成2个等同的sp杂化轨道： 并分别与两个Cl原子的3p单电子轨道重叠形成2个Hg-Cl σ键。HgCl2分子构型是直线形，为非极性分子。 ②BF3 BF3分子的中心原子是B原子。基态时B原子的价电子构型为2s22p1。当B原子与F原子相遇形成BF3分子时，B原子2s轨道中的1个电子激发到1个空的2p 轨道，然后采用sp2杂化形成3个等同的sp2杂化轨道： 并分别与3个F原子2p单电子轨道重叠形成3个B-F σ键。BF3分子构型是平面三角形，为非极性分子。 ③SiCl4 Si原子为SiCl4的中心原子，基态时价电子构型为3s23p2，当Si原子与Cl原子相遇形成SiCl4分子时，Si原子3s轨道的1个电子激发到一个空的3p轨道，然后
采用sp3杂化形成4个等同的sp3杂化轨道： 并分别与4个Cl原子3p单电子轨道重叠形成4个Si-Cl σ键。SiCl4分子构型是正四面体，为非极性分子。 ④CO2 C原子为CO2的中心原子。基态时C原子价电子构型为2s22p2，当C原子与O 原子相遇形成CO2分子时，C原子2s轨道的1个电子激发到一个空的2p轨道，然后采用sp杂化形成2个等同的sp杂化轨道： 并分别与2个O原子的2p单电子轨道重叠形成2个σ键，两个O原子的一个2p 单电子轨道与C原子未参与杂化的2p轨道肩并肩重叠形成π键。CO2分子构型是直线形，为非极性分子。 ⑤COCl2 C原子为COCl2的中心原子。基态时C原子价电子构型为2s22p2，当C原子与O 原子、Cl原子相遇形成COCl2分子时，C原子2s轨道的1个电子激发到一个空的2p轨道，然后采用sp2杂化形成3个sp2杂化轨道： 其中2个sp2杂化轨道分别与2个Cl原子的3p单电子轨道重叠形成2个C-Clσ键，另一个sp2杂化轨道和O原子的2p单电子轨道形成C-Oσ键，O原子另一个2p单电子轨道与C原子未参加杂化的2p轨道肩并肩重叠形成π键。COCl2分子构型是三角形，为极性分子。 ⑥NCl3 N原子为NCl3的中心原子。基态时N原子价电子构型为2s22p3, 当N原子与Cl 原子相遇形成NCl3分子时，N原子采取sp3杂化形成4个sp3杂化轨道： 其中3个sp3杂化轨道分别与3个Cl原子的3p单电子轨道重叠形成3个C-Clσ键，另一个sp3轨道被孤对电子占据。NCl3分子构型是三角锥，为极性分子。 ⑦H2S S原子为H2S的中心原子。基态时S原子价电子构型为3s23p4, 当S原子与H 原子相遇形成H2S分子时，S原子采取sp3杂化形成4个sp3杂化轨道： 其中2个sp3杂化轨道分别与2个H原子的1s单电子轨道重叠形成2个H-Sσ键，另外2个sp3杂化轨道被孤对电子占据。H2S分子构型是V形，为极性分子。
第十章共价键与分子结构
第十章共价键与分子结构（4学时） 教学重点：1.共价键的形成、特点； 2.了解物质的性质与分子结构和键参数的关系； 教学难点：1.价层电子对互斥理论; 2.杂化轨道理论。 分子结构研究的内容包括： （1）分子或晶体中直接相邻的原子或离子之间的化学键的类型及性质； （2）分子或晶体中原子或离子的排布（空间构型）； （3）分子与分子之间存在的相互作用力（范德华力）； （4）分子的结构与物质的物理、化学性质的关系等。 第一节现代价键理论 离子键理论虽能很好地说明离子型化合物的生成和性质，但对于由相同原 子结合形成的单质分子，例：H 2、Cl 2 、N 2 等的形成，或由性质相近的非金属原 子形成的化合物分子，例HCl、H 2 O等。其原子间的结合力和性质却不能以离 子键理论说明。因为在这类分子的形成过程中原子间并无明显的电子得失，不可能由静电引力把组成分子的原子结合在一起。共价键理论就是说明这类化学键的形成、特点及结合力的本质的理论。 1916年美国化学家路易斯为了说明分子的形成，提出了经典的价键理论。他认为分子中每个原子应具有稳定的稀有气体原子的电子层结构，但该结构不是靠电子转移，而是通过原子间共用一对或若干对电子来实现的。这种分子中原子间通过共用电子对结合形成的化学键称为共价键。例： 该理论优点：解释了相同原子或性质相近的不同原子组成的分子。例Cl 2 HCl， . 但也存在一些问题：如 1、由经典静电理论，同性电荷应该相斥，而二个电子皆带负电荷，为何不相斥，反而互相配对。 2、不能说明共价键的方向性。 3、有些化合物分子，中心原子最外层电子数虽少于8（如BF 3 ）或多 于8（PCl 5 ）也能稳定存在。 为解决以上问题，最终由鲍林在前人基础上，提出了现代价键理论，简称VB法（电子配对法）。
共价键理论
共价键理论 一.路易斯理论 1916年,美国的Lewis 提出共价键理论. 认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势,求得本身的稳定. 而达到这种结构,并非通过电子转移形成离子键来完成, 而是通过共用电子对来实现. 通过共用一对电子, 每个H均成为He 的电子构型, 形成共价键. 又如: Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型, 解释了X 比较小的元素之间原子的成键事实. 但Lewis没有说明这种键的实质, 适应性不强. 在解释BCl3, PCl5等未达到稀有气体结构的分子时, 遇到困难: 二价键理论(Valence Bond Theory) 1927年, Heitler 和London 用量子力学处理氢气分子H2, 解决了两个氢原子之间化学键的本质问题, 使共价键理论从典型的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论. 1. 氢分子中的化学键 量子力学计算表明, 两个具有电子构型的H 彼此靠近, 两个1s 电子以自旋相反的方式形成电子对, 使体系的能量降低. H < 0, 表示由2H 形成H2时, 放出热量. 相反过程: 吸热,即破坏H2的键要吸热(吸收能量), 此热量D 的大小与H2分子中的键能有关. 计算还表明, 若两个1s 电子保持以相同自旋的方式, 则r 越小, V 越大. 此时, 不形成化学键. 如图中上方红色曲线所示, 能量不降低. H2中的化学键可以认为是电子自旋相反成对, 使体系的能量降低. 从电子云角度考虑, 可认为H 的1s轨道在两核间重叠, 使电子在两核间出现的几率大, 形成负电区, 两核吸引核间负电区, 使H 结合在一
起. 如图: 2. 价键理论 将对H2的处理结果推广到其它分子中, 形成了以量子力学为基础的价键理论(V. B. 法) 1) 共价键的形成 A, B 两原子各有一个成单电子，当A, B 相互接近时, 两电子以自旋相反的方式结成电子对, 即两个电子所在的原子轨道能相互重叠, 则体系能量降低, 形成化学键, 亦即一对电子则形成一个共价键. 形成的共价键越多, 则体系能量越低, 形成的分子越稳定. 因此, 各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键. 例如: H2中, 可形成一个共价键. HCl 分子中, 也形成一个共价键. N2分子怎样呢? 已知N 原子的电子结构: 每个N原子有三个单电子, 所以形成N2 分子, N 与N 原子之间可形成三个共价键. 写成: 形成CO 分子时, 与N2相仿, 同样用了三对电子, 形成三个共价键. 不同之处是, 其中一对电子在形成共价键时具有特殊性: C 和O各出一个2p 轨道, 重叠, 而其中的电子是由O 单独提供的。 这样的共价键称为共价配位键. 于是, CO 可表示成: 配位键形成条件:一种原子中有对电子, 而另一原子中有可与对电子所在轨道相互重叠的空轨道. 在配位化合物中, 经常见到配位键. 在形成共价键时, 单电子也可以由对电子分开而得到, 如CH4: C原子: 2s 中一个电子跃迁到空的2p轨道中(注:需要吸收能量!), 称为激发. 则形成CH4分子时, C与4个H 成键. 这将比形成2个共价键释放更多的能量, 足以补偿激发时吸收的能量. 同样, 对PCl5的分子成键也容易解释了:
第二章共价键理论和分子结构讲解
第二章 化学键与分子结构 一、单项选择题（每小题1分） 1. σ型分子轨道的特点是（ ） ① 能量最低 ② 其分布关于键轴呈圆柱形对称 ③ 无节面 ④ 由s 原子轨道组成 2. F 2+，F 2，F 2- 的键级顺序为（ ） ① F 2+ > F 2 > F 2- ② F 2+ < F 2 < F 2- ③ F 2 > F 2- > F 2+ ④ F 2 < F 2- < F 2+ 3. 呋喃的分子图为 0.36 ，关于它的反应活性，下列说法正确的是（ ） ① 自由基易在3位发生反应 ② 亲核基团易在1位发生反应 ③ 亲核基团易在3位发生反应 ④ 亲电试剂易在3位发生反应 4. 以下哪个分子的π电子离域能最大（ ） ① 环丙稀自由基 ② 环丁二烯 ③ 环戊二烯负离子 ④ 苯分子 5. 属于下列点群的分子哪个为非极性分子（ ） ① D 6h ② C s ③ C 3v ④ C ∞v 6. 分子轨道的含义是（ ） ① 分子空间运动的轨迹 ② 描述分子电子运动的轨迹 ③ 描述分子空间轨道运动的状态函数 ④ 描述分子中单个电子空间运动的状态函数 7. π型分子轨道的特点是（ ） ① 分布关于键轴呈圆柱形对称 ② 有一个含键轴的节面 ③ 无节面 ④ 由p 原子轨道组成 8. F 2+，F 2，F 2- 的键长顺序为（ ） ① F 2+ > F 2 > F 2- ② F 2+ < F 2 < F 2- ③ F 2 > F 2- > F 2+ ④ F 2 < F 2- < F 2+ 9.CO 分子的一个成键轨道O C c c φφψ21+=，且|c 1|>|c 2|，此分子轨道中电子将有较大的几率出现在（ ） ① C 核附近 ② O 核附近 ③ CO 两核连线中点 ④ CO 两核之间 10.属于下列分子点群的分子哪个偶极矩不为零（ ） ① T d ② D n ③ D 4h ④ C ∞v 11.杂化轨道是由（ ） ① 同一原子的原子轨道线性组合得到的 ② 两个原子中原子轨道的线性组合而得到的
四、化学键理论与分子几何构型
170℃四、化学键理论与分子几何构型 1.NO的生物活性已引起科学家高度重视，它与O2－反应，生成A。在生理pH条件下，A 的t1/2= 1～2秒。 (1)写出A的可能的Lewis结构式，标出形式电荷。判断它们的稳定性。 (2)A与水中的CO2迅速一对一地结合，试写出此物种可能的路易斯结构式，表示出形 式电荷，判断其稳定性。 (3)含Cu+的酶可把NO2－转化为NO，写出此反应方程式。 (4)在固定器皿中，把NO压缩到100atm，发现气体压强迅速降至略小于原压强的2/3， 写出反应方程式，并解释为什么最后的气体总压略小于原压的2/3。 2.试画出N5+离子的Lewis所有可能结构式，标出形式电荷，讨论各自稳定性，写出各氮 原子之间的键级。你认为N5+的性质如何？它应在什么溶剂中制得。 3.在地球的电离层中，可能存在下列离子：ArCl+、OF+、NO+、PS+、SCl+。请你预测哪一 种离子最稳定？哪一种离子最不稳定？说明理由。 4.硼与氮形成类似苯的化合物，俗称无机苯。它是无色液体，具有芳香性。 (1)写出其分子式，画出其结构式并标出形式电荷。 (2)写出无机苯与HCl发生加成反应的方程式 (3)无机苯的三甲基取代物遇水会发生水解反应，试判断各种取代物的水解方程式，并 以此判断取代物可能的结构式。 (4)硼氮化合物可形成二元固体聚合物，指出这种聚合物的可能结构，并说明是否具有 导电性。 (5)画出Ca2(B5O9)Cl·2H2O中聚硼阴离子单元的结构示意图，指明阴离子单元的电荷 与硼的哪种结构式有关。 5.用VSEPR理论判断下列物种的中心原子采取何种杂化类型，指出可能的几何构型。 (1)IF3(2)ClO3－(3)AsCl3(CF3)2(4)SnCl2(5)TeCl4(6)GaF63－ 6.试从结构及化学键角度回答下列问题：一氧化碳、二氧化碳、甲醛、甲酸等分子 (1)画出各分子的立体构型，并标明各原子间成键情况（σ、π、Πm n ） (2)估计分子中碳—氧键的键长变化规律 7.近期报导了用二聚三甲基铝[Al(CH3)3]2(A)和2, 6—二异丙基苯胺(B)为原料，通过两 步反应，得到一种环铝氮烷的衍生物(D)： 第一步：A + 2B === C + 2CH4 第二步：□C □D + □CH4（□中填入适当系数） 请回答下列问题： (1)分别写出两步反应配平的化学方程式（A、B、C、D要用结构简式表示 (2)写出D的结构式 (3)设在第一步反应中，A与过量B完全反应，产物中的甲烷又全部挥发，对反应后的 混合物进行元素分析，得到其质量分数如下： C (碳)：73.71% ，N (氮)：6.34% 试求混合物中B和C的质量分数（%） （已知相对原子量：Al：26.98、C：12.01、N：14.01、H：1.01） 8．四氨合铜(II)离子在微酸性条件下，与二氧化硫反应生成一种沉淀物(A)，该沉淀物中Cu:N:S（原子个数比）=1:1:1，结构分析证实：存在一种正四面体和一种三角锥型的分
化学键理论简介-发展
化学键理论 价键理论valence-bond theory，一种获得分子薛定谔方程近似解的处理方法。又称电子配对法。历史上最早发展起来的化学键理论。主要描述分子中的共价键和共价结合，其核心思想是电子配对形成定域化学键。 杂化轨道理论（hybrid orbital theory)是1931年由莱纳斯·鲍林(Pauling L)等人在价键理论的基础上提出的。虽然它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。 分子轨道理论（MO理论）是处理双原子分子及多原子分子结构的一种有效的近似方法，是化学键理论的重要内容。它与价键理论不同，后者着重于用原子轨道的重组杂化成键来理解化学，而前者则注重于分子轨道的认知，即认为分子中的电子围绕整个分子运动。1932年，美国化学家Mulliken RS和德国化学家Hund F 提出了一种新的共价键理论——分子轨道理论（molecular orbital theory），即MO法。该理论注意了分子的整体性，因此较好地说明了多原子分子的结构。目前，该理论在现代共价键理论中占有很重要的地位。 晶体场理论是研究过渡族元素(络合物)化学键的理论。它在静电理论的基础上，结合量子力学和群论(研究物质对称的理论)的一些观点，来解释过渡族元素和镧系元素的物理和化学性质，着重研究配位体对中心离子的d轨道和f轨道的影响。 配位场理论是晶体场理论的发展，它的实质是配位化合物的分子轨道理论。在处理配位体所产生的电场作用下的中心金属原子轨道能级变化时，以分子轨道理论方法为主，采用类似的原子轨道线性组合等数学方法，根据配位体场的对称性进行简化，并吸收晶体场理论的成果，阐明配位化合物的结构和性质。（有三种理论用于说明和解释配合物的结构和性能：价键理论、晶体场理论和分子轨道理论。） 化学键理论的发展 世界上元素只有100 多种，但目前已知化合物已超过1 000 万种了。元素是怎样形成化合物的，这是化学家共同关心的问题。 最早化学家假设原子和原子之间是用一个神秘的钩钩住的，这种设想至今仍留下痕迹，化学键的“键”字就有钩的意思。 1916年，德国科学家柯塞尔考察大量的事实后得出结论：任何元素的原子都要使最外层满足8 电子稳定结构。柯塞尔的理论能解释许多离子化合物的形成，但无法解释非离子型化合物。1923 年，美国化学家路易斯发展了柯塞尔的理论，提出共价键的电子理论：两种元素的原子可以相互共用一对或多对电子，以便达到稀有气体原子的电子结构，这样形成的化学健叫做共价健。 柯塞尔和路易斯的理论常叫原子价电子理论。它只能定性地描述分子的形成，化学家更需要对化学键做定量阐述。 1927 年，海特勒和伦敦用量子力学处理氢分子，用近似方法计算出氢分子体系的波函数和能量获得成功，这是用量子力学解决共价键问题的首例。1930 年，鲍林更提出原子成键的杂化理论（杂化轨道理论）。1932 年，洪德把单键、多键分成δ和∏键两类。δ健是指在沿着连接两个原子核的直线（对称轴）上电子云有最大重叠的共价键，这种键比较稳定。∏
共价键理论(高分子)
共价键的特征决定了聚合物的链式结构 （1）在共价键的形成过程中，因为每个原子所能提供的未成对电子数是一定的，一个原子的一个未成对电子与其他原子的未成对电子配对后，就不能再与其它电子配对，即，每个原子能形成的共价键总数是一定的，这就是共价键的饱和性。例如：C原子未成对电子数是4，也就是最多与其他4个原子产生共价键。而无饱和性的离子键，只要有带正负电荷的离子间都会产生离子键，如：食盐的钠离子可能会与周围所有的氯离子产生离子键。 （2）除s轨道是球形的以外，其它原子轨道都有其固定的延展方向，所以共价键在形成时，轨道重叠也有固定的方向，共价键也有它的方向性，共价键的方向决定着分子的构形。 由此特征可知共价键只对应特定原子之间的作用，具有方向性和饱和性。对于指定原子间产生共价键的物理量如键长、键角、键能三个参数一般为定值。这样多个原子间组成的聚合物分子，可以很容易组成特定的链式结构。 早在1861年，胶体化学的奠基人、英国化学家格雷阿姆（T.Graham，1805~1869）曾将高分子物质与胶体相比较，认为高分子是由一些小的结晶分子形成的；并从高分子溶液具有胶体的某些性质着眼，提出了所谓“高分子的胶体理论”。该理论在一定程度上解释了某些高分子的特性，得到较多称谓“胶体论者”的化学家们的支持。他们套用胶体化学的理论观念来阐述高分子物质的可能存在的结构，认为：“纤维素是葡萄糖的缔合体”，即认为它是一种小分子的物理集合。19 世纪末，随着人们对胶体一系列物理化学特性的发现及展开，一些从事胶体化学研究的物理化学家进一步助推了“高分子胶体论”，并将其引伸为“高分子聚集体论”。该理论认为：胶体是一种物理的凝聚体，而有胶体性质的高分子化合物不仅是一种小分子的物理聚合或缔合；而且它还是由小分子借分子间的范德华力而结合产生的聚集体所组成。该理论强调高分子特性和分子外部作用力的对应与关联。 （1）胶体论者或聚集体论者认为，天然橡胶等是通过小分子之间的范德华力而缔合起来的；这种缔合归结于异戊二烯的不饱和状态。他们甚至预言：橡胶加氢将会破坏这种缔合，得到的产物将是一种低沸点的小分子（或低分子）烷烃。（2）“胶体论者”或“聚集体论者”则认为，粘度和分子量没有直接的关联。（3）胶体论者”或“聚集体论者”认为一个晶胞就是一个分子，晶胞通过晶格力相互缔合形成高分子。 1922 年，施陶丁格明确提出了高分子是由长键大分子构成的观点，他把当时作
共价键理论
2.共价键理论 路易斯理论价键理论价层电子对互斥理论杂化 轨道理论分子轨道理论 §2. 共价键理论 一.路易斯理论 1916年,美国的 Lewis 提出共价键理论. 认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势,求得本身的稳定. 而达到这种结构,并非通过电子转移形成离子键来完成, 而是通过共用电子对来实现. 通过共用一对电子, 每个H均成为 He 的电子构型, 形成共价键. 又如: Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型, 解释了 X 比较小的元素之间原子的成键事实. 但Lewis没有说明这种键的实质, 适应性不强. 在解释BCl3, PCl5 等未达到稀有气体结构的分子时, 遇到困难: 二价键理论(Valence Bond Theory) 1927年, Heitler 和 London 用量子力学处理氢气分子H2, 解决了两个氢原子之间化学键的本质问题, 使共价键理论从典型的Lewis理论发展到今天的现代共价键理论. 1. 氢分子中的化学键量子力学计算表明, 两 个具有 2. 价键理论将对 H2 的处理结果推 广到其它分子中, 形成了以量子力
电子构型的 H 彼此靠近, 两个 1s 电子以自 旋相反的方式形成电子对, 使体系的能量降 低. H < 0, 表示由 2H 形成 H2 时, 放出热量. 相反过程: 吸热,即破坏 H2 的键要吸热(吸收能量), 此 热量 D 的大小与 H2 分子中的键能有关.计算 还表明, 若两个 1s 电子保持以相同自旋的方 式, 则 r 越小, V 越大. 此时, 不形成化学 键. 如图中上方红色曲线所示, 能量不降低. H2 中的化学键可以认为是电子自旋相反成对, 使体系的能量降低. 从电子云角度考虑, 可认 为 H 的 1s轨道在两核间重叠, 使电子在两核 间出现的几率大, 形成负电区, 两核吸引核间 负电区, 使 H 结合在一起. 如图: 学为基础的价键理论(V. B. 法)1) 共价键的形成 A, B 两原子各有一 个成单电子，当 A, B 相互接近时, 两电子以自旋相反的方式结成电子 对, 即两个电子所在的原子轨道能 相互重叠, 则体系能量降低, 形成 化学键, 亦即一对电子则形成一个 共价键.形成的共价键越多, 则体系 能量越低, 形成的分子越稳定. 因 此, 各原子中的未成对电子尽可能 多地形成共价键. 例如:H2 中, 可 形成一个共价键. HCl 分子中, 也 形成一个共价键. N2 分子怎样呢? 已知 N 原子的电子结构: 每个N原子有三个单电子, 所以形 成 N2 分子, N 与N 原子之间可形 成三个共价键. 写成: 形成 CO 分子时, 与 N2 相仿, 同 样用了三对电子, 形成三个共价键. 不同之处是, 其中一对电子在形成 共价键时具有特殊性: C 和 O各出 一个 2p 轨道, 重叠, 而其中的电 子是由 O 单独提供的。这样的共价 键称为共价配位键. 于是, CO 可表 示成: