第十章共价键与分子间力
共价键及分子间作用力
平均键能 413 460 335 289 230 346 610 835
共价键 N－H N－N N＝N N≡N O－O O＝O O－H
平均键能 391 159 418 946 143 495 463
3、键长（bond length）
键长：分子中两原子核间的平衡距离。 键长特点：键长愈短，键愈牢固。
在特定的条件下，有的成对的价电子能被拆开为单电子参与成键。
例
S
3s 3p
3d
[·¨S·] + 6[¨·F:] → F – S – F ¨¨
3s 3p
3d
FF
\/
/\ FF
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。
+
-
+
+
-
+
-
+
+
原子轨道的重叠 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。
构成分子的骨架
π键较易断开，化学活泼性
δ键：两个原子相匹配的d轨道以“面对 面”的方式重叠所形成的键
z dxy
x y
x
dxy
y
3. 配位键（coordination bond） 正常共价键-- 如果共价键是由成键两原子各提供1个电子配对成键的，称为正常共价键。
配位共价键-- 如果共价键的形成是由成键两原子中的一个原子单独提供电子对进入另一个原子的空轨道共用 而成键，这种共价键称为配位共价键，简称配位键。
2s 2p CO
:C O : 电子式 分子结构式
2s 2p C=O
π配键→ π键→
第十章 共价键和分子间作用力
第十章共价键和分子间作用力本章教学要求掌握现代价键理论、杂化轨道理论熟悉共价键的本质、特征和类型，分子间作用力了解价层电子对互斥理论、分子轨道理论(chemical bond)。
化学键分为离子键(ionic bond)、共价键(covalent bond)和金属键(metallic bond)。
本章依据量子力学阐述共价键的现代理论，同时要介绍物质分子与分子之间比较弱的相互作用力，即分子间作用力(intermolecular force)，它包括范德华力(van der Waals force)和氢键(hydrogen bond)。
第一节现代价键理论1916年美国化学家路易斯(G.N. Lewis)*提出经典的共价键电子理论。
该理论认为两个或多个原子可以相互“共用”一对或多对电子，以便达到稀有气体原子最外层2或8电子层结构（路易斯结构），而生成稳定的分子。
例如：H·+ ·H →H∶H 或H－H分子中通过共用电子对连接的化学键称为共价键，也可用短横线表示。
该理论初步揭示了共价键与离子键的区别，能解释共价键的饱和性。
但不能解释一些分子的中心原子最外层电子数虽然少于或多于8仍能稳定存在的事实，如：也无法说明为什么共用互相排斥的两个带负电荷的电子能使原子成为稳定分子的本质原因。
直到量子力学建立以后，共价键的理论才开始发展。
一、氢分子的形成和共价键的本质* G.N. Lewis加州大学伯克利分校教授，Lewis提出共价键的电子理论对发展化学价理论奠定了基础；他还创造性地提出了酸碱电子理论。
他的研究生中先后有5人获得诺贝尔奖。
图氢分子是最简单的典型共价键分子。
1927年德国化学家海特勒（W. Heitler ）和伦敦（F. London ）把氢分子看成是两个核和两个电子组成的系统，用量子力学近似求解其薛定谔方程。
结果得到H 2分子形成的势能曲线，见图10-1。
当两个H 原子彼此远离时没有相互作用，它们的势能为零。
大学基础化学课件-第十章 共价键与分子间力
H2
H─H
O2
O─O
±
极性共价键(Nonpolar covalent bond )：成键原子的
电负性不相同，核间电子云密集区域偏向电负性较大 的一端，正负电荷重心不重合。
HCl H─Cl
＋
－
键极性判断(Bond polarity judgment )
一般电负性差值General electronegativity △X ＝0
成的同型共价键的键长越短，键越牢固。
键角 ——分子中同一原子形成两个化学键间的夹角。
键的极性 ——当成键原子的电负性相同时（成键的两个原子为相同元
素原子），为非极性共价键；否则，为极性共价键。
非极性共价键(Nonpolar covalent bond )：成 键原子的电负性相同，核间电子云密集区域在 两核的中间位置，正负电荷重心重合。
氢键性质：
﹡ 非化学键，属于一种特殊的分子间力﹡ ﹡ 具有方向性和饱和性﹡ ﹡ X、Y原子的半径愈小、电负性愈大，形成的氢键愈强﹡
习题
一、选择题
1、CO分子中存在的化学键是（ ）
A、Π键、ơ键
B、Π键、配位健
C、ơ键、Π键、配位健 D、ơ键、配位健
2、N2分子中存在的化学键是（ ）
A、一个Π键、一个ơ键 B、一个ơ键
q.d
分子电偶极矩越大，分子的极性就越大；分子电偶极矩越 小，分子的极性就越小；分子电偶极矩为零的分子是非极性分 子。
2、分子的极化
+ -
+-
+
-
-+
-
+
+-
因为电场的作用，使分子变形产生偶极或增大偶极矩的现 象，就称为分子的极化。
共价键与分子间作用力
共价键与分子间作用力共价键和分子间作用力是化学中两个重要的概念，它们对物质的性质和行为起着决定性的作用。
本文将重点介绍共价键和分子间作用力的概念、类型、特点以及它们在化学反应和物质性质中的应用。
共价键是两个非金属原子间由电子对共享而形成的一种化学键。
在共价键中，原子不会失去或得到电子，而是共享电子，以满足各自的外层电子壳。
共价键的形成能力取决于原子的电负性差异。
电负性是一个原子吸引其共享电子的能力，与原子核的吸引力有关。
共价键分为偶极共价键和非极共价键两种类型。
偶极共价键是指共价键中的电子对更多地靠近一个原子，使其带有相对正电荷，另一个原子则带有相对负电荷。
非极共价键是指共价键两端的原子相对电荷均相等，电子对靠近两个原子中间。
具体来说，如果两个原子电负性相等，那么形成的是非极共价键；如果两个原子电负性差异较大，那么形成的是偶极共价键。
除了共价键，分子间作用力也是分子间相互作用的重要力量。
分子间作用力指的是靠近的两个分子之间的相互作用力。
它是由于分子间的静电相互作用、分子之间的取向相互作用和分子之间的诱导相互作用所导致的。
静电相互作用是一种非共价相互作用力，其中相互作用的分子带有正电荷或负电荷。
根据库仑定律，两个带电荷的物体之间的引力或斥力与它们之间的距离和电荷量成正比。
因此，静电相互作用力对于离子之间的相互作用是非常重要的。
取向相互作用是由于两个极性分子之间的分子极性导致的相互吸引。
极性分子的极性取决于分子中的原子电负性差异。
在这种情况下，正极和负极之间的相互作用力具有较大的分子之间作用力。
诱导相互作用是由于无极性分子中的电子云的瞬间分布的改变而引起的。
当一个原子或分子靠近另一个无极性原子或分子时，它的电子云会更集中地分布在远离相互作用区域的一侧。
这将导致另一个原子或分子的电子云在与之相对的另一侧更加分散。
因此，在周围电子云的引导下，两个无极性分子之间会发生诱导相互作用，由此产生相互作用力。
除了静电相互作用、取向相互作用和诱导相互作用外，范德华力也是一种分子间作用力。
化学键的共价性与分子间力的教学案例
化学键的共价性与分子间力的教学案例一、引言在化学教学中，化学键的共价性与分子间力是常被讨论的重要概念。
理解这些概念对学生深入了解分子结构和化学反应机制至关重要。
本文将通过一些教学案例，旨在帮助学生理解化学键的共价性和分子间力的内涵以及其在现实生活中的应用。
二、实验案例一：共价键与极性分子的演示1. 实验目的通过演示实验让学生了解共价键的形成以及极性分子的特点。
2. 实验原理共价键是两个原子通过共用电子对而形成的化学键。
极性分子则是由于分子内部带正、负电荷的不均而导致分子两极分化。
实验中将使用氯化铁水溶液和氯化钠水溶液来演示。
3. 实验材料与步骤材料：氯化铁水溶液、氯化钠水溶液、滴管、实验皿。
步骤：a. 取两个滴管，分别滴加氯化铁溶液和氯化钠溶液到实验皿中。
b. 观察两个溶液的颜色变化以及是否发生沉淀。
c. 向学生解释产生这种颜色变化和沉淀的原因，即氯化铁和氯化钠分子之间的共价键和极性分子相互作用。
4. 实验结果与讨论观察到氯化铁和氯化钠溶液混合后，产生了深褐色的沉淀。
这是因为氯化铁和氯化钠分子之间的共价键和极性分子之间的相互作用导致了沉淀的形成。
5. 实验意义通过这个实验，学生能够直观地感受到共价键的形成以及极性分子的特点。
这样的实验案例有助于学生理解和记忆相关概念，提高他们对化学键和分子间力的认知。
三、案例二：分子间力在药物设计中的应用1. 案例描述介绍如何通过分子间力来设计新型药物。
2. 内容要点a. 分子间力在药物和受体之间的相互作用中起着重要作用。
b. 用分子间力来改变药物分子的空间构型和性质。
c. 分子间力可以影响药物的溶解度、活性和选择性。
3. 案例讲解通过举例介绍，比如如何利用分子间力来设计靶向癌症的药物。
在这个案例中，教师可以解释如何通过分子间力来改变药物分子的构象，并影响药物与受体之间的相互作用。
4. 案例意义通过此案例，学生不仅可以理解分子间力在现实应用中的重要性，还能够提高他们对分子结构与化学键的理解。
分子之间的相互作用力
分子之间的相互作用力(2007-07-19 21:24:19)转载分子之间的相互作用力1、共价键共价键具有一定的大小和方向，是有机分子之间最强的作用力，化学物质（药物、毒物等）可以与生物大分子（受体蛋白或核酸）构成共价键，共价键除非被体内的特异性酶催化断裂以外，很难恢复原形，是不可逆过程，对酶来讲就是不可逆抑制作用。
这种作用常常形成长期的药理作用及毒理效应，如抗癌药、抗寄生虫药、化疗药、抗生素、杀虫剂等。
化学物质（药物等）的主要共价结合方式有烷基化作用、酰基化作用和磷酰化作用。
药物的主要共价结合方式方式作用基团药物示例烷基化N-氯乙基氮芥药物、环磷酰胺正碳离子甲磺酸乙酯氮丙啶基氮丙啶苯醌双氧乙基T-2毒素酰基化β-内酰胺基青霉素、头孢菌素氨甲酰基毒扁豆碱邻二甲酸酐基斑螯素磷酰化磷酰基丙氟磷二异丙基氟磷酸酯药物的共价基团的选择性药物的共价基团往往具有较高的化学活性而缺乏特异选择性。
有些药物或毒物本身结构并没有反应基团，而是在人体内转化生成活性基团。
如自力霉素和致癌物苯并蒽就是先在体内转化，再通过生成正碳离子而发生烷基化作用。
药物与生物大分子的化学反应与生物分子表面的基团和性质有关。
2、非共价键生物体系中分子识别的过程不仅涉及到化学键的形成，而且具有选择性的识别。
共价键存在于一个分子或多个分子的原子之间，决定分子的基本结构，是分子识别的一种方式。
而非共价键（又称为次级键或分子间力）决定生物大分子和分子复合物的高级结构，在分子识别中起着关键的作用。
1)、静电作用静电作用是指荷电基团、偶极以及诱导偶极之间的各种静电吸引力。
酶、核酸、生物膜、蛋白质等生物大分子的表面都具有可电离的基团和偶极基团存在，很容易与含有极性基团的底物或抑制剂等生成离子键和其它静电作用。
（1).离子键生物大分子表面的带电基团可以与药物或底物分子的带电基团形成离子键。
这种键可以解离。
(2).离子－偶极作用药物分子和受体分子中O、S、N和C原子的电负性均不相等，这些原子形成的键由于电负性差值可以产生偶极现象。
共价键与分子间力
范德华力
范德华力是分子间的非极性相互作用力。它是由于分子中电子分布的瞬时变化而产生的。范德华力的大小取决 于分子的大小、形状和极性。
离子-离子相互作用
离子-离子相互作用是由于正负电荷之间的相互吸引力引起的。它在离子化合 物中起着重要的作用，决定了它们的结构和性质。
离子-极性分子相互作用
离子-极性分子相互作用涉及离子与极性分子之间的相互吸引力。这种相互作用对于解释许多溶解过程和反应 机理非常重要。
共价键与分子间力
在化学中，共价键和分子间力起着非常重要的作用。共价键是指两个原子通 过共享电子而形成的强力吸引力。而分子间力是分子之间的相互作用力，包 括氢键、范德华力、离子-离子相互作用和离子-极性分子相互作用。
共价键的形成
1
成键电子双方的原子
成键的原子需要有未配对的电子，以便
共享电子对的形成
2
与另一个原子共享。
这两个原子共享电子对，形成共价键。
3
共价键的稳定性
共价键的稳定性取决于电子对的结合能 力和原子核的斥力。
分子间力的种类
氢键
氢键是一种强力的分子间相互作用，通常涉及 氢原子与带有强电负性的原子之间的相互作用。
范德华力
范德华力是分子间非极性相互作用力，通常是 由于瞬时电荷引起的。
离子-离子相互作用
共价键和分子间力的重要性
共价键和分子间力对于物质的性质和反应起着至关重要的作用。它们决定了分子的结构、化学性质和物理性质， 同时也影响了分子间的相互作用、物质的相变和化学反应速率。
共价键和分子间力在化学反应和化学性质 中的应用
共价键和分子间力的理解对于解释化学反应机理、催化剂设计、材料科学和药物设计非常重要。我们可以利用 它们来控制分子的组装、纳米材料的合成和药物的相互作用。
大学课程共价键资料
sp3d 杂化轨道的取向 基态 P 的外层电子组态为 3s23p3 , 在形成 PF5 时 , 在 F 的影响下 , P 用一个 3s 轨道、三个 3p轨 道和一个 3d 轨道进行 sp3d 杂化 , 形成五个杂化轨 道 , 每个杂化轨道中都各有一个未成对电子 。P 用 五个杂化轨道分别与五个F 中含有未成对电子的 2p 轨道重叠 , 形成五个。键 。 由于 P 提供的五个杂化 轨道的构型为三角双锥形 , 因此 PF5 的几何构型为 三角双锥形。
（二） π键
原子轨道垂直于键轴以 “肩并肩 ” 方式重叠 所形成的共价化学键称为π键 。形成π键时 , 原 子轨道的重叠部分对等地分布在包括 键轴在 内的 平面上、下两侧 , 形状相同 , 符号相反 , 呈镜面
反对称。
从原子轨道重叠程度来看 , π键的重叠程 度比σ键的重叠程度小 , π键的键能小于σ键的 键能 , 所以π键的稳定性低于σ键 , 它是化学反 应的积极参与者。 两个原子形成共价单键时 , 原子轨道总是 沿键轴方向达到最大程度的重叠 , 所以单键都是 σ键； 形成共价双键时 , 有一个σ键和一个π键； 形成共价三键时 , 有一个σ键和两个π键 。
基态 N 的外层电子组态为 2s22p3 , 在 H 影响 下 , N 的一个 2s 轨道和三个 2p轨道进行 sp3 不等 性杂化 , 形成四个不等同的 sp3 杂化轨道 。其中三 个 sp3 成键杂化轨道的能量相等 , 每个杂化轨道含 0.226 s 轨道成分和 0.774 p轨道成分； sp3 非键 杂化中含 0.322 s轨道成分和 0.678 p轨道成分。 N 用三个各含一个未成对电子的 sp3 成键杂化轨道 分别与三个 H 的 1s 轨道重叠 , 形成三个 键 , 孤对电子则占据 s 成分较高的 sp3 非键杂化轨道。 因此 NH3 的几何构型为三角锥形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十章 共价键与分子间力
一、是非题：
1. 非极性分子中的化学键都是非极性共价键 （ ）
2. 非极性分子之间只存在色散力，极性分子之间只存在取向力 （ ）
3. 直线分子一定是非极性分子 （ ）
4. sp3杂化轨道是由1s轨道与3p轨道杂化而成（ ）
5. CHCl3分子中的C原子是以sp3不等性杂化轨道成键的，故分子的空间构型为变形四面体
（ ）
6. 氢键是有方向性和饱和性的一类化学键 （ ）
二、选择题：
1. 下列物质中既有离子键，又有共价键的是 （ ）
A. NaOH
B. H2O
C. C2H5OH
D. HF
E. KCl
2. 下列分子或离子中键角最小的是 （ ）
A. SO42-
B. HgBr2
C. NF3
D. BF3
E. CS2
3. 下列分子中，C原子与H原子键合所用轨道为sp-s的是 （ ）
A. CH4
B. C2H4
C. C2H2
D. C2H6
E. C3H8
4. 下列几组原子轨道沿x轴靠近时，由于对称性不匹配，不能有效地形成分子轨道的是
（ ）
A. p y-p x
B. p y-p y
C. s-p x
D. p x-p x
E. p z-p z
5. 下列分子中，既是非极性分子又含有π键的是（ ）
A. Cl2
B. C2Cl4
C. CHCl3
D. CH2Cl2
E. CH4
6. 下列各组分子间同时存在取向力、诱导力、色散力和氢键的是 （ ）
A. 苯和CCl4
B. N2和N2
C. CH3F和C2H2
D. H2O和CH3OH
E. O2和N2
7. 根据价电子对互斥理论，SO32-的空间构型为（ ）
A. 平面三角形
B. 三角锥形
C. 正四面体形
D. “T”形
E. “V”形
8.下列化合物各自分子之间能形成最强氢键的是（ ）
A. NH3
B. H2S
C. HCl
D. HF
E. H2O
三、填充题：
1.在C2H6分子中，C原子间是以__________杂化轨道成键的，C-H键用的轨道是__________。
2.I2和CCl4混合液中，I2和CCl4分子间的力是__________
3.卤化氢的熔点沸点依HCl,HBr,HI顺序升高，其原因是____________________。
4.欲使液态氨沸腾，需克服的力有__________和__________力。
5.邻硝基苯酚的熔、沸点比对硝基苯酚的熔、沸点低，这是因为__________。
这两者中 较易溶于水。
四、某一化合物的分子式为AB4，A属第四主族，B属第七主族。
A、B的电负性值分别为 2.5
和3.0。
试回答下列问题：
1.已知AB4的空间结构为正四面体，推测原子A与原子B成键时采取的轨道杂化类型。
2.A-B键的极性如何？AB4分子的极性如何？
3.AB4在常温下为液体，该化合物分子间存在什么作用力？
答案：
一．- - - - - -
二．A C C A B D B D
三．1．sp3; sp3-s
2．色散力
3．色散力随同类分子的相对质量的增大而增大
4．氢键；van der Waals力
5．邻-硝基苯酚有分子内氢键，对-硝基苯酚存在分子间氢键；
对-硝基苯酚
四．1．A采取sp3杂化与B成键
2．A-B:极性共价键；AB4分子构型为正四面体，是非极性分子。
3．色散力，诱导力，取向力。