共价键理论

μ＝ q · d
μ＝0 非极性分子 μ≠0 极性分子， μ越大，分子极性越大。
B
62
（二）分子的极化
在外电场作用下，极性分子 u 增大,非极
性分子产生诱导偶极。如图所示：
• 分子的极化不仅在外电场的作用下产生，分 子间相互作用时也可发生，这是分子间存在相互 作用力的重要原因。
B
63
二、 van der Waals force
B
55
试说明NH3分子的空间构型。 实验测知，NH3分子中有3个NH键，键 角为1070 ，分子的空间构型为三角锥形 （习惯上孤对电子不包括在分子的空间构 型中 ）。
试解释H2O分子的空间构型。 实验测得，H2O分子中有2个O-H键，键 角为104045ˊ，分子的空间构型为 V形。
B
56
sp3杂化轨道→ NH3
（3）两个氢原子的单电子自旋平行时， 两个1s轨道不能有效重叠，形成共价键—— 排斥态。
B
2
B
3
两个氢原子接近时的势能变化
E
0 -458
排斥态 （电子自旋方向相同）
基态（电子自旋方向相反）
74
r/pm
B
4
B
5
Repulsion state
Ground state
B
6
二、现代价键理论的要点： 现代价键理论（valence bond theory，简称VB法， 又称为电子配对法）
B
34
2. 杂化轨道的角度分布更集中在某个 方向,更有利于原子轨道间最大程度重叠， 因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。
3.杂化轨道之间力图在空间取最大夹 角分布，形成相互间排斥能最小的杂化轨 道构型。不同类型的杂化轨道之间的夹角 不同，成键后所形成的分子就具有不同的 空间构型。
4.杂化分为等性杂化和不等性杂化
第十一章 共价键和分子间作用力
第一节 现代价键理论 第二节 杂化轨道理论 第五节 分子间作用力
B
1
第一节 现代价键理论
valence bond theory
一、氢分子的形成和共价键的本质
（1）氢分子的形成是两个氢原子1s轨道 重叠的结果。
（2）只有两个氢原子的单电子自旋方向 相反时，两个1s轨道才会有效重叠，形成共 价键——基态。
N2s22p32p 2s
不等性SP3 107o
SP3 N-H bond sp3-s
B
57
sp3杂化轨道→ H2O
O2s22p42p 2s
不等性SP3 104o30’
SP3 O-H bond sp3-s
B
58
H 2 O 的几何构型
B
NH3 的几何构型
59
第五节 分 子 间 作 用 力 Intermolecular Force
B
35
二、轨道杂化类型 （一）sp杂化
由1个ns轨道和1个np轨道参与的杂化 称为sp杂化， 形成的2个轨道称为sp杂化 轨道。
2个sp杂化轨道间的夹角为1800 。
当2个sp杂化轨道与其他原子轨道重叠成 键后就形成直线型分子。
B
36
sp杂化
B
37
● sp杂化
BeCl2分子的空间构型
2p 2s
B
85
本章要求
1.掌握现代价键理论的基本内容，杂 化轨道理论的要点及在解释分子空间构 型方面的应用。
2. 熟悉共价键的类型和氢键的形成、 本质、类型以及对物质物理性质的影响。
3.了解键参数，分子间作用力的产 生、类型及对物质物理性质的影响。
B
86
本章作业 2、5、8、16、20、21、26、28
van der Waals force
Hydrogen bond
B
60
（一） non-polar molecule and polar molecule
B
61
分子极性的大小用电偶极矩μ
（electric dipole moment）量度。它等于正、
负电荷重心的距离（ d ）和正电荷重心或负 电荷重心上的电量（ q）的乘积：
B
42
BF3 形成示意图
B
43
（三）sp3杂化
sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个n p轨 道参与的杂化称为sp3 杂化。组合成4个sp3 杂化轨道。
sp3杂化轨道间的夹角均为109 0 28’ 。
当它们分别与其他4个相同原子的轨道重叠 成键后，形成正四面体构型的分子。
B
44
•sp3杂化轨道
一个s轨道与三个p轨道形成四个sp3轨杂化道
73
对于大多数分子，色散力 是主要的。一般说来van der Waals力小的物质，其沸点 和熔点都较低。
B
74
B
75
三、 hydrogen bond
（一）氢键及其种类
H原子与电负性较强的Y原子间的静 电吸引力（虚线所示）称为氢键。
X—H…Y
氢键的类型：分子内氢键和分子间氢键。
B
76
分 子 间 氢 键
B
17
sigma bond
s－s
B
18
s－p
B
19
p－p
B
20
特点：
1. 可以单独存在。 2. 重叠程度大，稳定。 3. 可以沿着键轴转动。
B
21
p－p
B
22
pi bond
B
23
特点： 1. 不可以单独存在。 2. 重叠程度较σ键小，
稳定性差。 3. 不能沿着键轴转动。 4. π电子受核束缚力较小
2p 2s
2p sp
excited
hybridization two sp hybrid orbitals
Cl
Be
Cl
B
38
（二）sp2杂化
由1个ns轨道与2个np轨道参与的杂化称为 sp2 杂化,组合成3个sp2 杂化轨道。
3个sp2杂化轨道呈正三角形分布，夹角 为1200。
当3个sp2杂化轨道分别与其他3个相同 原子的轨道重叠成键后，形成正三角形分子。
154pm
C
134pm
C
120pm
B
31
键角（bond angle）——分子中同一 原子形成的两个化学键间的夹角。
一般而言，根据分子中的键角和键长 可确定分子的空间构型。
非极性共价键（nonpolar covalent bond）
极性共价键（polar covalent bond）
B
32
H2
HCl
通常，若参与杂化的原子轨道都含有 单电子或都是空轨道，其杂化是等性的。 如上述的三种sp型杂化 。
B
54
（五）不等性杂化
杂化后所形成的几个杂化轨道所含原 来轨道成分的比例不相等能量不完全相同， 这种杂化称为不等性杂化（nonequivalent hybridization）。
通常，若参与杂化的原子轨道中，有 的已被孤对电子占据，其杂化是不等性的。
+—
+—
B
65
极性分子相互作用示意图
B
66
2.诱导力（induction force）。
诱导偶极与永久偶极之间的吸引力。
诱导力发生在极性分子和非极性分子以及极性 分子之间。
+
+—
—
+—
+—
B
67
B
68
极性分子与非极性分子相互作用示意图
B
69
3.色散力（dispersion force）
由于分子内部的电子不断运动和原子核的振 动，使分子的正、负电荷重心不断发生瞬时相对 位移，从而产生瞬时偶极。瞬时偶极又可诱导邻 近的非极性分子产生瞬时诱导偶极。瞬时偶极间
B
39
sp2杂化
B
40
B
41
（二）sp2杂化
● sp2杂化 2p
2s
2s
excited
2s2p轨道
BF3
2p sp2
hybridization
three sp2 hybrid orbitals
Hybrid
F
orbitals
Formation of the
covalent bonds
in BF3
B
y
1s
+
-+
x
3px
（c）
x
（b,c）非x轴方向重 叠不能形
B
11
B
12
B
13
B
14
B
15
+
+
x
x
x
x
B
16
σ键——以“头碰头” 方式进行重
叠，轨道的重叠部分沿键轴呈圆柱形 对称分布。
π键——原子轨道中两个互相平行
的轨道如py或pz 以“肩并肩” 方式进 行重叠，轨道的重叠部分垂直于键轴 并呈镜面反对称分布 。
B
45
（三）sp3杂化 —— CH4
2p
2p
sp3
2s
2s
excited
hybridization
four sp3 hybrid orbitals
Formation of the covalent bonds in CH4
B
46
CH4 形成B 示意图
47
甲烷的sp3杂化
B
48
乙烯sp2杂化
B
B
33
第二节 hybrid orbital theory
一、杂化轨道理论的要点 1. 在成键过程中，同一原子中能量相近 的不同类型的n个价原子轨道（即波函数）， 混合---杂化（hybridization）， 重新分配 能量和确定空间方向，组成数目相等的新的原 子轨道----杂化轨道（hybrid orbital）。