第二章分子结构和分子间力、氢键PPT课件
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选修3第二章第三节分子间作用力和氢键
氢键使HF、NH3极易溶于水中
NH3溶于水溶 液呈碱性，使 H-O键断裂产 生OH-
小结
范德华力 氢键
分子间或分子内氢
共价键
相邻原子之间
作用微粒 强弱
对物质性 质的影响
分子之间
弱
较强 对某些物质的溶解 性、熔沸点都产生 影响
很强
范德华力 越大，物 质熔沸点 越高
物质的稳定性 即化学性质
思考与交流
1．下列化合物中含有手性碳原子的是( ) OH l2F2 C.CH3CH2OH B.CH3—CH—COOH CH2—OH D.CH—OH CH2—OH
练习：
1．下列化合物中含有手性碳原子的是( ) OH l2F2 C.CH3CH2OH B.CH3—CH—COOH CH2—OH D.CH—OH CH2—OH
含氧酸的强度取决于中心原子的电 负性、原子半径、氧化数。 当中心原子的电负性大、原子半 径小、氧化数高时，使O-H键减弱，酸 性增强。
练习：比较下列含氧酸酸性的强弱 H2SiO4 H3PO4 H2SO4
HClO HBrO
HIO
HClO3
HClO4
无机含氧酸强度的变化规律
同周期的含氧酸，自左至右，随中心原子 原子序数增大 ，酸性增强。 同一族的含氧酸，自上而下，随中心原子 原子序数增大 ，酸性减弱。 同一元素不同价态的含氧酸酸性高价强于 低价 。
2．下列化合物中含有2个“手性”碳原子的是 ( ) Cl OH H A.OHC—CH—CH2OH B. OHC—CH—C—Cl OH Cl H Br C.HOOC—CH—C—C—Cl Br Br CH3 D.CH3—CH—C—CH3 CH3
2．
OH
Cl
H
(现代基础化学课件)第二章分子结构和分子间力、氢键
1）苯分子 (C6H6) 的结构：
2p
激发
2s
2s
C原子
杂化
sp2杂化轨道 2pz
2p 大π键
在苯分子中和每个C原子相 邻的有另2个C原子和1个H 原子。
2.3.5 有机化合物分子的结构
2）乙烷分子(C2H6)的结构：
H
H
sp3-s 键
H Csp3-sp3 键C H
H
H
3）乙烯分子(C2H4)的结构：
2.3.4 CO2分子的结构
经实验测得CO2分子为直线形，试用杂化轨道理 论解释之。
根据直线形结构，C 原子杂化方式为 sp 杂化：
2p 2s
2p 激发 2s
杂化sp杂化轨道 2p
C 原子轨道
所以CO2分子的 结构为：
O
C
O
2s2
2p4
8O: 1s2 2s2 2p4
2s2
2p4
8O: 1s2 2s2 2p4
杂化过程：a)激发 b)杂化 c)成键
ns np 杂化
激发 ns np
成键
sp3
sp3-x
杂化轨道特征：
1. 经杂化后轨道能量和成分均发生了变化。
2. 轨道形状改变。
3. 杂化后轨道与其它原子的成键能力增强。
2.3.1 sp 杂化
1个s 轨道和1个p 轨道的杂化。如BeCl2 的形成：
2p
2p
2p
价层电子对互斥理论VESPR
n=(中心原子价电子数+成键原子数-电 子数)/2-双键（1）三键（2）
例： CH4 n=(4+4)/2=4 H2O n=(6+2)/2=4 H3O+ n=(6+3-1)/2=4 SO42- n=（6+2）/2=4 NO2- n=(5+1)/2=3 C2H4 n=(4+2+2)/2-1=3 CH3CHO n=(4+1+1)/2=3
HX-2
第 2 章 分子结构和分子间力、氢键
1、指出下列分子的中心原子采用的杂化轨道类型，并判断它们的几何构型。
(1) BeH2 解：
(2) SiH4 (3) BBr3 (4) CO2
分子(离子)
杂化轨道类型
几何构型
BeH2
sp
直线形
SiH4
sp3
正四面体
BBr3
sp2
平面三角形
CO2
sp
直线形
2、实验测定 BF3 为平面三角形，而[BF4]－为正四面体形。试用杂化轨道的概念说明 BF3 和 [BF4]－中硼的杂化轨道类型有何不同？
由于键级增大，所以稳定性也增大。
键级 2.5 3
(3) 它们的分子轨道表达式及键级分别为 Li2[KK(σ2s)2] Li2+[KK(σ2s)1]
由于键级逐渐降低减小，所以稳定性逐渐降低。
键级 1 0.5
(4)它们的分子轨道表达式及键级分别为
键级
B2[KK(σ2s)2 (σ2s*)2 (π2py)1(π2pz)1]
5、写出下列分子(离子)的分子轨道表示式，计算它们的键级，并预测分子的稳定性，
判断有无顺磁性分子(离子)。
(1) B2 解：
(2) Ne2+
(3) NO+
(4) O22- (5) N2+ (6) CO+
2-1
分子(离子)式
分子轨道表示式
键级
B2 Ne2+
[KK(σ2s )2 (σ2s∗ )2 (π2 py )1(π2 pz )1]
1
B
+ 2
[KK(σ2s)2
(σ2s*)2
(π2p)1]
0.5
1、指出下列分子的中心原子采用的杂化轨道类型，并判断它们的几何构型。
(1) BeH2 解：
(2) SiH4 (3) BBr3 (4) CO2
分子(离子)
杂化轨道类型
几何构型
BeH2
sp
直线形
SiH4
sp3
正四面体
BBr3
sp2
平面三角形
CO2
sp
直线形
2、实验测定 BF3 为平面三角形，而[BF4]－为正四面体形。试用杂化轨道的概念说明 BF3 和 [BF4]－中硼的杂化轨道类型有何不同？
由于键级增大，所以稳定性也增大。
键级 2.5 3
(3) 它们的分子轨道表达式及键级分别为 Li2[KK(σ2s)2] Li2+[KK(σ2s)1]
由于键级逐渐降低减小，所以稳定性逐渐降低。
键级 1 0.5
(4)它们的分子轨道表达式及键级分别为
键级
B2[KK(σ2s)2 (σ2s*)2 (π2py)1(π2pz)1]
5、写出下列分子(离子)的分子轨道表示式，计算它们的键级，并预测分子的稳定性，
判断有无顺磁性分子(离子)。
(1) B2 解：
(2) Ne2+
(3) NO+
(4) O22- (5) N2+ (6) CO+
2-1
分子(离子)式
分子轨道表示式
键级
B2 Ne2+
[KK(σ2s )2 (σ2s∗ )2 (π2 py )1(π2 pz )1]
1
B
+ 2
[KK(σ2s)2
(σ2s*)2
(π2p)1]
0.5
第二节 分子结构和分子间力、氢键
共用电子对是由一个原子或离子单方面提 供而与另一个原子或离子（ 供而与另一个原子或离子（不需要提供电 共用。这样的共价键叫做配位键 配位键。 子）共用。这样的共价键叫做配位键。
（6）键参数 ①键能
AB ( g ) —— A ( g ) + B ( g ) ∆ H = EAB
AB分子的键离解能 D(A-B):在常温常压下，断裂1mol键 AB分子的键离解能 D(A-B):在常温常压下，断裂1mol键 在常温常压下 1mol 所需的能量称为键能E 所需的能量称为键能E。
不同种类的原子吸引电子的能力不同， 不同种类的原子吸引电子的能力不同，共 用电子对必然偏向于吸引电子能力强的一 方，因此吸引电子能力较强的原子就带部 分负电荷， 分负电荷，吸引电子能力较弱的原子就带 部分正电荷。 部分正电荷。这样的共价键叫做极性共价 简称极性键。例如， 键，简称极性键。例如，H-Cl 形成条件： 形成条件：不同非金属原子形成共价键
由表数据可见， Cl， Br， 由表数据可见，H-F， H-Cl， H-Br， H-I 键 长依次递增，而键能依次递减；单键、 长依次递增，而键能依次递减；单键、双键及叁键 的键长依次缩短，键能依次增大， 的键长依次缩短，键能依次增大，但与单键并非两 倍、叁倍的关系。 叁倍的关系。 一般键长越小，键越强。 一般键长越小，键越强。
一、离子键
1、离子键的形成 2Na + Cl2 → 2NaCl 钠离子和氯离子之间依靠静电吸引而相互靠近。 钠离子和氯离子之间依靠静电吸引而相互靠近。 随着两种离子的逐渐接近，两者之间的电子和电 随着两种离子的逐渐接近，两者之间的电子和电 原子核和原子核的相互排斥作用也逐渐增强 的相互排斥作用也逐渐增强， 子、原子核和原子核的相互排斥作用也逐渐增强， 当两种离子接近至一定距离时， 当两种离子接近至一定距离时，吸引和排斥作用 达到平衡，于是阴、 达到平衡，于是阴、阳离子都在一定的平衡位置 上振动，形成了稳定的化学键。象氯化钠这样， 上振动，形成了稳定的化学键。象氯化钠这样， 凡由阴、 凡由阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键 叫做离子键。 叫做离子键。
分子结构和分子间力、氢键
1、共价键的特性是什么？ 2、共价键的类型有哪些,共价键的极性如何 判断？ 3、判断下列分子属于哪种杂化类型？ （1）BeCl2 （2）BCl3 （3）PCl3
（4）SiCl4
学习目标
1、掌握分子的极性
2、理解分子间力与氢键
四、分子间作用力
布置任务： 任务一：判断BeCl2、BCl3、SiCl4 、H2S、PH3分子的 极性，并解释原因？ 任务二：单质碘难溶于水，易溶于四氯化碳，为什么 ？
180 120 10928' 90 10928' 成键轨道夹角
2
4
s+(3)p 4
NH3 H 2O BeCl 2 BF3 CH 4 实例 HgCl 2 BCl 3 SiCl 4 PH3 H 2S Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si N,P O,S 中心原子 Hg(ⅡB) (ⅣA) (ⅤA) (ⅥA)
ro
r
H2 中的化学键，可以认为是电子自旋相反成对，结果使体
系的能量降低 。 从电子云的观点考虑，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 2 个 H 结合在一起。
小结： 两个氢原子电子自 旋方式相反，靠近、 重叠，核间形成一 个电子概率密度较 大的区域。系统能 量降低，形成氢分 子。 核间距 R0为74 pm。 共价键的本质——原子轨道重叠， 核间电子概率密度大吸引原子核而成键。
原子之间是共价键。电子式为：
任务一：解释Ca(OH)2和H2O分子中的化学键种类
以及成键过程。 任务二：判断键的极性和分子中共价键的种类： H2O、HF、CH2=CH2
共用电子对是由一个原子或离子单方面提 供而与另一个原子或离子（不需要提供电 子）共用。这样的共价键叫做配位键。
（4）SiCl4
学习目标
1、掌握分子的极性
2、理解分子间力与氢键
四、分子间作用力
布置任务： 任务一：判断BeCl2、BCl3、SiCl4 、H2S、PH3分子的 极性，并解释原因？ 任务二：单质碘难溶于水，易溶于四氯化碳，为什么 ？
180 120 10928' 90 10928' 成键轨道夹角
2
4
s+(3)p 4
NH3 H 2O BeCl 2 BF3 CH 4 实例 HgCl 2 BCl 3 SiCl 4 PH3 H 2S Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si N,P O,S 中心原子 Hg(ⅡB) (ⅣA) (ⅤA) (ⅥA)
ro
r
H2 中的化学键，可以认为是电子自旋相反成对，结果使体
系的能量降低 。 从电子云的观点考虑，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 2 个 H 结合在一起。
小结： 两个氢原子电子自 旋方式相反，靠近、 重叠，核间形成一 个电子概率密度较 大的区域。系统能 量降低，形成氢分 子。 核间距 R0为74 pm。 共价键的本质——原子轨道重叠， 核间电子概率密度大吸引原子核而成键。
原子之间是共价键。电子式为：
任务一：解释Ca(OH)2和H2O分子中的化学键种类
以及成键过程。 任务二：判断键的极性和分子中共价键的种类： H2O、HF、CH2=CH2
共用电子对是由一个原子或离子单方面提 供而与另一个原子或离子（不需要提供电 子）共用。这样的共价键叫做配位键。
第二章分子结构和分子间力、氢键
通式：X—H…Y X, Y = F, O, N (电负性大、半径小、含 孤对电子)
键能：< 40 kJ· mol-1
2019年4月8日3 时28分
二、氢键的特点 1、有方向性 2、有饱和性 3、氢键的强弱与电负性有关 氢键不仅存在于同种分子间，还可存在于不同分子间
2019年4月8日3 时28分
三、 氢键对化合物性质的影响
小结
sp杂化: 2个 sp杂化轨道
2杂化： 3个sp2杂化轨道 sp sp等性杂化
空间构型 直线形
实例 BeCl2
平面三角形 BF3
sp3杂化： 4个sp3杂化轨道 正四面体
s-p型
CH4
空间构型 含一孤电子对 三角锥 sp3不等性杂化 4个sp3杂化轨道
含二孤电子对 V字型
2019年4月8日3 时28分
结论：具有自旋相反的单电子的原子轨道相互靠拢能 2019年4月8日3 重叠形成稳定的共价键
时28分
2-1-2 价键理论的基本要点
①当自旋方向相反的未成对电子相互靠近时，两核间的 电子云密度增大，可以配对形成稳定的共价键。 例：A原子与B原子各有1个电子，且自旋相反，则可配 对形成稳定的共价单键 。A︰B 实例：HCl 若两个原子各有两个或三个单电子，则自旋相反的单电 子可以配对，形成共价双键和叁键。 A ∷B 和 A≡B 实例：O2 和 N2
2019年4月8日3 时28分
小 结
分子间力的本质是静电引力，包括取向力、诱导力、色散力。 极性分子和极性分子之间：取向力、诱导力、色散力。 极性分子和非极性分子之间： 诱导力、色散力。 非极性分子和非极性分子之间： 色散力。
2019年4月8日3 时28分
2019年4月8日3 时28分
键能：< 40 kJ· mol-1
2019年4月8日3 时28分
二、氢键的特点 1、有方向性 2、有饱和性 3、氢键的强弱与电负性有关 氢键不仅存在于同种分子间，还可存在于不同分子间
2019年4月8日3 时28分
三、 氢键对化合物性质的影响
小结
sp杂化: 2个 sp杂化轨道
2杂化： 3个sp2杂化轨道 sp sp等性杂化
空间构型 直线形
实例 BeCl2
平面三角形 BF3
sp3杂化： 4个sp3杂化轨道 正四面体
s-p型
CH4
空间构型 含一孤电子对 三角锥 sp3不等性杂化 4个sp3杂化轨道
含二孤电子对 V字型
2019年4月8日3 时28分
结论：具有自旋相反的单电子的原子轨道相互靠拢能 2019年4月8日3 重叠形成稳定的共价键
时28分
2-1-2 价键理论的基本要点
①当自旋方向相反的未成对电子相互靠近时，两核间的 电子云密度增大，可以配对形成稳定的共价键。 例：A原子与B原子各有1个电子，且自旋相反，则可配 对形成稳定的共价单键 。A︰B 实例：HCl 若两个原子各有两个或三个单电子，则自旋相反的单电 子可以配对，形成共价双键和叁键。 A ∷B 和 A≡B 实例：O2 和 N2
2019年4月8日3 时28分
小 结
分子间力的本质是静电引力，包括取向力、诱导力、色散力。 极性分子和极性分子之间：取向力、诱导力、色散力。 极性分子和非极性分子之间： 诱导力、色散力。 非极性分子和非极性分子之间： 色散力。
2019年4月8日3 时28分
2019年4月8日3 时28分
分子间作用力(范德华力、氢键) 高二化学课件(人教版2019选择性必修2)
O—H … N O—H … F N—H … O
F—H … O
4、特点： ①氢键具有方向性和饱和性
方向性：A—H…B—总是尽可能在同一直线上。 饱和性：每个裸露的氢原子核只能形成一个氢键
每个孤电子对也只能形成一个氢键。
②氢键比化学键的键能小1~2个数量级，不属于化学键，也是一
种分子间的作用力。以冰晶体为例：共价键>氢键 >范德华力
因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子。
课堂练习3：下列有关水的叙述中，不能用氢键的知识来解释的是（ D）
A、 0℃时，水的密度比冰大
B、水的熔沸点比硫化氢的高
C、测得H2O的相对分子质量大于18
D、水比硫化氢气体稳定
③氢键对溶解度的影响
与水分子间能形成氢键的物质在水中的溶解度增大
氨气极易溶于水、乙醇、乙醛、乙酸与水互溶而乙烷不溶于水
共价键的键能(KJ•mol-1) 范德华力(KJ•mol-1) 氢键(KJ•mol-1)
467
11
18.8
5、类别： ① 分子间氢键 分子间氢键存在于如HF、H2O、NH3 、C2H5OH、
CH3COOH 等同种分子之间，也存在于它们相互之间
② 分子内氢键
对羟基苯甲醛不能形
成分子内氢键
邻羟基苯甲醛
降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实表明，分子之间 存在着相互作用力 ——分子间作用力（包括范德华力和氢键）
一、 范德华力
1、概念：
把分子聚集在一起的作用力，称为范德华力
实质： 分子间的一种静电作用
2、特点：
①范德华力很弱，比化学键的键能小1~2数量级
分子
HCl HBr HI
范德华力(kJ/mol) 21.14 23.11 26.00
分子结构与晶体结构—分子间力与氢键(无机化学课件)
一般来说，按照能量大小排序：化学键＞ 氢键＞分子间 作用力。
三、化学键与作用力比较
作用力 化学键
化学键与分子间作用力的比较
存在
原子间 离子间
强弱 强
分子间作用性质
物理性质 （熔沸点）
课程小结
本节重点
分子间存在着（微弱的）将分子聚 在一起的作用力称为分子间作用力。
分为范德华力和氢键两大类。其中， 氢键是一种特殊的分子间作用力。
按照能量大小来排序：化学键＞ 氢键 ＞分子间作用力。
无机化学
˝
氢键
目录
CONTENTS
01 氢键的定义及表示方法
02 氢键的形成条件及特点
03 氢键对物质性质的影响
01
氢键的定义及表示方法
一、氢键的定义及表示方法
氢键：
分子内几乎“裸露”的氢核与另一分子中带负电荷的原子产生的静电作用
定义：当氢原子与电负性大的X原子以共价键结合时，它们之
三、化学键与作用力比较
在通常情况下，将水加热到100℃，水便会沸腾；而要使水分解成氢气和氧气， 却需要将水加热至1000℃，这样的高温才会有水部分分解。由此我们能得出什 么结论？
想一想
三、化学键与作用力比较
H-O-H分解需要破坏共价键；而使水沸腾需要克服分子 间作用力，它们所需的能量不同，说明了分子间作用力比化 学键弱。
具有方向性与饱和性
03
氢键对物质的性质的影响
三、氢键对物质的性质的影响
类型：
1. 分子间氢键
F —— H ····F —— H
2. 分子内氢键
H O
OH
CO
三、氢键对物质的性质的影响
氢键对物质性质的影响:
1.氢键对物质熔、沸点的影响 分子间氢键增大了分子间的作用力使物质的熔、沸点升高。分子内氢键使物质的 熔沸点降低。例：对羟基苯甲酸高于邻羟基苯甲酸。
三、化学键与作用力比较
作用力 化学键
化学键与分子间作用力的比较
存在
原子间 离子间
强弱 强
分子间作用性质
物理性质 （熔沸点）
课程小结
本节重点
分子间存在着（微弱的）将分子聚 在一起的作用力称为分子间作用力。
分为范德华力和氢键两大类。其中， 氢键是一种特殊的分子间作用力。
按照能量大小来排序：化学键＞ 氢键 ＞分子间作用力。
无机化学
˝
氢键
目录
CONTENTS
01 氢键的定义及表示方法
02 氢键的形成条件及特点
03 氢键对物质性质的影响
01
氢键的定义及表示方法
一、氢键的定义及表示方法
氢键：
分子内几乎“裸露”的氢核与另一分子中带负电荷的原子产生的静电作用
定义：当氢原子与电负性大的X原子以共价键结合时，它们之
三、化学键与作用力比较
在通常情况下，将水加热到100℃，水便会沸腾；而要使水分解成氢气和氧气， 却需要将水加热至1000℃，这样的高温才会有水部分分解。由此我们能得出什 么结论？
想一想
三、化学键与作用力比较
H-O-H分解需要破坏共价键；而使水沸腾需要克服分子 间作用力，它们所需的能量不同，说明了分子间作用力比化 学键弱。
具有方向性与饱和性
03
氢键对物质的性质的影响
三、氢键对物质的性质的影响
类型：
1. 分子间氢键
F —— H ····F —— H
2. 分子内氢键
H O
OH
CO
三、氢键对物质的性质的影响
氢键对物质性质的影响:
1.氢键对物质熔、沸点的影响 分子间氢键增大了分子间的作用力使物质的熔、沸点升高。分子内氢键使物质的 熔沸点降低。例：对羟基苯甲酸高于邻羟基苯甲酸。
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㈠ sp 杂化
1个s 轨道 + 1个p 轨道 → 2 个 sp 杂化轨道 sp杂化轨道成份：1/2 s 1/2p 2 个sp 轨道的空间分布： 夹角180° 或 呈直线型
例如气态BeCl2分子结构
.
14
㈡ sp2 杂化 1个s 轨道 + 2个p 轨道 → 3 个 sp2 杂化轨道 sp2杂化轨道成份：1/3 s 2/3p
轴处
轴处为零
原子轨道重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼
活泼
.
7
2-1-5 键参数
1. 键长 分子中两原子核间的距离，即核间 距。键长越短，键能越大，分子越 稳定。
2. 键角
分子中两相邻化学键之间的夹角。知 道了分子的键长和键角，就确定了该 分子的几何构型。
.
8
3. 键能（E）
定义：在298.15 K和100 kPa下，断裂1 mol键所需要的能 量。单位为kJ·mol-1。
对于双原子分子： 如：H2 EH—H = DH—H = 436 kJ·mol-1
对多原子分子：
如：NH3
NH3(g) ≒ NH2(g) +H(g) NH2(g) ≒ NH(g) +H(g) NH (g) ≒ N(g) +H(g)
NH3 中N—H 的 EN—H = (D1+D2+D3)/3
D1 = 435 kJ·mol-1 D2 = 397 kJ·mol-1 D3 = 339 kJ·mol-1
.
4
2-1-3 共价键的特点
1. 饱和性：决定于未成对电子数
例：H+H→H︰H
N+3H→NH3
2. 方向性：在形成共价键时，两个原子的成键轨 道尽可能最大重叠。
p, d, f原子轨道在空间有一定的伸展方向。
.
5
2-1-4 共价键的类型
1. s 键： “头碰头”重叠
原子轨道沿两核连线（键轴） 方向，以“头碰头”的方式重 叠成键，轨道重叠部分沿键轴 呈圆柱形对称，凡是以这种方 式重叠形成的键叫做s 键
子可以配对，形成共价双键和叁键。
A ∷B 和
A≡B 实例：O2 和 N2
②原子轨道最大重叠——原子轨道重叠越多，形成的共价 键越牢固
.
3
③ 对称性匹配原理
当两个原子轨道(波函数ψ) 的正负号(位相)相同时的重叠 (+ /+或-/-)，才能使电子云密 度增大，形成共价键。
而正负号不同（即＋与－） 的重叠，不能形成化学键。
.
16
2-2-3 等性杂化和不等性杂化
CH4分子有4个sp3杂化轨道，每一个sp3杂化轨道是 等同的，即成份相同，能量相等。这种杂化叫做等性 杂化。 NH3分子中，氮原子的电子结构为2s22p3。
第二章 分子结构和分子间力、氢键
分子是保持物质化学性质的最小微粒。
1、原子之间是依靠什么力结合为分子的？
化学键
2、分子之间又有什么力存在?为什么气体分子能凝 聚成液体或固体？
分子间力
3、 分子的空间构型怎样？ 杂化轨道理论
.
1
2-1 价键理论
2-1-1共价键的本质
1927年，海特勒和伦敦用量子力学处理氢分子的结果。
1931年，鲍林(Pauling)提出杂化轨道理论。
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2-2-1杂化轨道概念及其理论要点
㈠杂化和杂化轨道
所谓杂化是指在形成分子时，由于原子间的相互影响，若 干不同类型的、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合 成一组新的轨道，这种原子轨道重新组合的过程称为杂化。 杂化以后的新轨道成为杂化轨道。
杂化概念的实质就是同一个原子上的价轨道的线性组合。因 为原子轨道是波函数Ψ，既然Ψ是函数，就可以组合，所以原 子轨道的“混合”或“杂化”，就是能量相近的Ψ的线性组 合。
若成键原子的电负性相差很大，则可能电子对完全转移到电 负性大的原子上，于是就形成了离子键。
如: NaCl
△X=2.03
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2-2 杂化轨道理论
价键理论较好的阐述了共价键的形成和本质，并成功地 解释了共价键的方向性和饱和性等特点，但有许多不足 之处，例如，不能解释甲烷等分子的立体结构。 随着近代物理化学实验技术的发展，如单晶X-射线衍射 结构分析，许多分子的几何构型已经被确定。 如：H2O——V型、CO2——直线型、 NH3——三角锥形、 CH4——正四面体。对于这些多原子分子的价键结构和 空间构型，价键理论不能很好解释。
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㈡ 杂化轨道理论的要点
1. 一个原子中能量相近的原子轨道可以叠加混 杂，形成成键能力更强的新轨道，即杂化轨道。
2. 杂化时，经常使成对电子激发到空轨道而成 单电子，所需的能量由成键时释放的能量补偿。
3.一定数目的原子轨道杂化后可得同样数目的 杂化轨道。杂化轨道的能量是等同的(简并)。
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2-2-2 杂化轨道的类型
结论：具有自旋相反的单电子的原子轨道相互靠拢能
重叠形成稳定的共价键
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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2-1-2 价键理论的基本要点
①当自旋方向相反的未成对电子相互靠近时，两核间的 电子云密度增大，可以配对形成稳定的共价键。
例：A原子与B原子各有1个电子，且自旋相反，则可配 对形成稳定的共价单键 。A︰B 实例：HCl
若两个原子各有两个或三个单电子，则自旋相反的单电
2. p 键： “肩并肩”重叠
原子轨道沿两核连线（键轴） 方向，以“肩并肩”方式重叠 成键。轨道重叠部分对通过键 轴的一个平面呈镜面反对称， 凡是以这种方式重叠形成的键 叫做 p 键
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σ键和π键的比较
σ键
π键
原子轨道重叠方式 沿键轴方向相对重叠 沿键轴方向平行重叠
原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键 键轴上方和下方，键
键能越大，键越牢固，分子越稳定。
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4. 键的极性
非极性共价键
相同原子形成的共价键，正负电荷重心恰好重合
极性共价键
如：H2 、O2 、Cl2、…
不同原子形成的共价键，正负电荷重心不相重合
如：HCl、H2O、NH3、…
极性大小由成键两原子的电负性的大小决定，△X大，
则极性大。
例： △X
H—I H—Br H—Cl H—F 0.46 0.76 0.96 1.78 键极性依次增大
3 个 sp2 轨道的空间分布： 夹角120° 或 平面三角形 例如： BF3分子结构
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㈢ sp3 杂化
1个s 轨道 + 3个p 轨道 → 4 个 sp3 杂化轨道 sp3杂化轨道成份：1/4 s 3/4p 4 个 sp3 轨道的空间分布： 夹角109.5° 或 正四面体 例如： CH4分子结构
1个s 轨道 + 1个p 轨道 → 2 个 sp 杂化轨道 sp杂化轨道成份：1/2 s 1/2p 2 个sp 轨道的空间分布： 夹角180° 或 呈直线型
例如气态BeCl2分子结构
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㈡ sp2 杂化 1个s 轨道 + 2个p 轨道 → 3 个 sp2 杂化轨道 sp2杂化轨道成份：1/3 s 2/3p
轴处
轴处为零
原子轨道重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼
活泼
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2-1-5 键参数
1. 键长 分子中两原子核间的距离，即核间 距。键长越短，键能越大，分子越 稳定。
2. 键角
分子中两相邻化学键之间的夹角。知 道了分子的键长和键角，就确定了该 分子的几何构型。
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3. 键能（E）
定义：在298.15 K和100 kPa下，断裂1 mol键所需要的能 量。单位为kJ·mol-1。
对于双原子分子： 如：H2 EH—H = DH—H = 436 kJ·mol-1
对多原子分子：
如：NH3
NH3(g) ≒ NH2(g) +H(g) NH2(g) ≒ NH(g) +H(g) NH (g) ≒ N(g) +H(g)
NH3 中N—H 的 EN—H = (D1+D2+D3)/3
D1 = 435 kJ·mol-1 D2 = 397 kJ·mol-1 D3 = 339 kJ·mol-1
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2-1-3 共价键的特点
1. 饱和性：决定于未成对电子数
例：H+H→H︰H
N+3H→NH3
2. 方向性：在形成共价键时，两个原子的成键轨 道尽可能最大重叠。
p, d, f原子轨道在空间有一定的伸展方向。
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2-1-4 共价键的类型
1. s 键： “头碰头”重叠
原子轨道沿两核连线（键轴） 方向，以“头碰头”的方式重 叠成键，轨道重叠部分沿键轴 呈圆柱形对称，凡是以这种方 式重叠形成的键叫做s 键
子可以配对，形成共价双键和叁键。
A ∷B 和
A≡B 实例：O2 和 N2
②原子轨道最大重叠——原子轨道重叠越多，形成的共价 键越牢固
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3
③ 对称性匹配原理
当两个原子轨道(波函数ψ) 的正负号(位相)相同时的重叠 (+ /+或-/-)，才能使电子云密 度增大，形成共价键。
而正负号不同（即＋与－） 的重叠，不能形成化学键。
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2-2-3 等性杂化和不等性杂化
CH4分子有4个sp3杂化轨道，每一个sp3杂化轨道是 等同的，即成份相同，能量相等。这种杂化叫做等性 杂化。 NH3分子中，氮原子的电子结构为2s22p3。
第二章 分子结构和分子间力、氢键
分子是保持物质化学性质的最小微粒。
1、原子之间是依靠什么力结合为分子的？
化学键
2、分子之间又有什么力存在?为什么气体分子能凝 聚成液体或固体？
分子间力
3、 分子的空间构型怎样？ 杂化轨道理论
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2-1 价键理论
2-1-1共价键的本质
1927年，海特勒和伦敦用量子力学处理氢分子的结果。
1931年，鲍林(Pauling)提出杂化轨道理论。
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2-2-1杂化轨道概念及其理论要点
㈠杂化和杂化轨道
所谓杂化是指在形成分子时，由于原子间的相互影响，若 干不同类型的、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合 成一组新的轨道，这种原子轨道重新组合的过程称为杂化。 杂化以后的新轨道成为杂化轨道。
杂化概念的实质就是同一个原子上的价轨道的线性组合。因 为原子轨道是波函数Ψ，既然Ψ是函数，就可以组合，所以原 子轨道的“混合”或“杂化”，就是能量相近的Ψ的线性组 合。
若成键原子的电负性相差很大，则可能电子对完全转移到电 负性大的原子上，于是就形成了离子键。
如: NaCl
△X=2.03
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2-2 杂化轨道理论
价键理论较好的阐述了共价键的形成和本质，并成功地 解释了共价键的方向性和饱和性等特点，但有许多不足 之处，例如，不能解释甲烷等分子的立体结构。 随着近代物理化学实验技术的发展，如单晶X-射线衍射 结构分析，许多分子的几何构型已经被确定。 如：H2O——V型、CO2——直线型、 NH3——三角锥形、 CH4——正四面体。对于这些多原子分子的价键结构和 空间构型，价键理论不能很好解释。
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㈡ 杂化轨道理论的要点
1. 一个原子中能量相近的原子轨道可以叠加混 杂，形成成键能力更强的新轨道，即杂化轨道。
2. 杂化时，经常使成对电子激发到空轨道而成 单电子，所需的能量由成键时释放的能量补偿。
3.一定数目的原子轨道杂化后可得同样数目的 杂化轨道。杂化轨道的能量是等同的(简并)。
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2-2-2 杂化轨道的类型
结论：具有自旋相反的单电子的原子轨道相互靠拢能
重叠形成稳定的共价键
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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2-1-2 价键理论的基本要点
①当自旋方向相反的未成对电子相互靠近时，两核间的 电子云密度增大，可以配对形成稳定的共价键。
例：A原子与B原子各有1个电子，且自旋相反，则可配 对形成稳定的共价单键 。A︰B 实例：HCl
若两个原子各有两个或三个单电子，则自旋相反的单电
2. p 键： “肩并肩”重叠
原子轨道沿两核连线（键轴） 方向，以“肩并肩”方式重叠 成键。轨道重叠部分对通过键 轴的一个平面呈镜面反对称， 凡是以这种方式重叠形成的键 叫做 p 键
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σ键和π键的比较
σ键
π键
原子轨道重叠方式 沿键轴方向相对重叠 沿键轴方向平行重叠
原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键 键轴上方和下方，键
键能越大，键越牢固，分子越稳定。
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4. 键的极性
非极性共价键
相同原子形成的共价键，正负电荷重心恰好重合
极性共价键
如：H2 、O2 、Cl2、…
不同原子形成的共价键，正负电荷重心不相重合
如：HCl、H2O、NH3、…
极性大小由成键两原子的电负性的大小决定，△X大，
则极性大。
例： △X
H—I H—Br H—Cl H—F 0.46 0.76 0.96 1.78 键极性依次增大
3 个 sp2 轨道的空间分布： 夹角120° 或 平面三角形 例如： BF3分子结构
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㈢ sp3 杂化
1个s 轨道 + 3个p 轨道 → 4 个 sp3 杂化轨道 sp3杂化轨道成份：1/4 s 3/4p 4 个 sp3 轨道的空间分布： 夹角109.5° 或 正四面体 例如： CH4分子结构