5.3化学键与分子间相互作用力详解
化学键分子间作用力汇总
化学键分子间作用力汇总分子间作用力是指分子之间的相互作用力，包括化学键和非化学键。
化学键是指原子之间通过共用或转移电子而形成的强力相互作用力，而非化学键是指分子间的弱力相互作用力。
本文将对各种化学键和分子间作用力进行详细介绍。
一、共价键共价键是指两个原子通过共享电子而形成的键。
共价键的形成是靠原子之间的电子重新排布来完成的，形成的键通常是比较强的。
共价键通常有以下几种类型：1.单共价键：两个原子共享一个电子对，形成一对电子。
单共价键通常是较强的键，常见于碳、氢、氧、氮等元素之间的化学键。
2.双共价键和三共价键：当两个原子之间的电子不能通过单共价键满足，还可以通过双共价键或三共价键来共享更多的电子对。
双共价键和三共价键常见于含碳的有机化合物中。
3.金属键：金属键是指金属元素之间的共价键。
金属键通常是非常强大的键，具有很高的熔点和电导率。
二、离子键离子键是指通过正负离子之间的吸引力而形成的键。
离子键的形成通常发生在金属与非金属元素之间，非金属元素通常会通过转移电子成为带电离子，金属元素通常会失去电子成为带正电离子。
离子键通常是很强的键，因此离子化合物具有高熔点和良好的导电性。
三、金属键金属键是指金属元素之间的共价键。
金属键的形成是由于金属元素的特殊电子结构导致的，金属元素没有固定的价电子，而是形成了电子云。
这种电子云的形成使得金属元素之间的共价键成为了金属键。
金属键通常是非常强大的键，有很高的熔点和电导率。
四、氢键氢键是一种特殊的化学键，是指一个带有氢原子的分子与另一个带有强电负性原子（如氮、氧、氟等）的分子之间的相互作用力。
氢键比较弱，通常只有3-10%的共价键强度，但由于氢原子的小尺寸和高电荷密度，使得氢键对分子间的相互作用有很大的贡献。
氢键是生物和化学体系中很重要的分子间作用力，它对于分子的几何构型、物理性质和化学反应具有重要影响。
除了上述的化学键外，还有一些非化学键的分子间作用力：1.范德华力：范德华力是非极性分子之间的相互作用力，是由于分子中存在的临时性偶极引起的。
化学键的极性与分子间相互作用力
化学键的极性与分子间相互作用力化学键是指原子之间的结合力，它对于分子的性质和化学反应具有重要的影响。
化学键可以分为极性键和非极性键，而分子间的相互作用力也是决定化学反应和物质性质的关键因素之一。
一、极性键极性键是指原子之间由于电负性差异而形成的化学键。
在化学键中，当一个原子的电负性高于另一个原子时，就形成了极性键。
极性键通过电子的偏离使得分子中的正负电荷分布不均匀。
1. 极性键的特点极性键通常由非金属原子和金属原子或者非金属原子之间形成。
在极性键中，具有较高电负性的原子通常被称为负极，而具有较低电负性的原子则被称为正极。
极性键的形成导致分子中形成偏离电荷，使得一个部分带正电荷，而另一个部分带负电荷。
2. 极性键的影响极性键的存在影响分子的性质和化学反应。
由于分子中电荷分布不均匀，极性键使得分子具有极性。
极性分子具有较高的溶解度，因为它们能够与极性溶剂之间发生相互作用。
此外，极性键也影响分子的沸点、熔点和极性溶剂中的溶解度。
二、分子间相互作用力分子间相互作用力是指不同分子之间由于电荷和形状而产生的相互作用。
分子间相互作用力决定了物质的物理性质和化学反应的速率。
主要的分子间相互作用力包括范德华力、氢键和离子间相互作用力。
1. 范德华力范德华力是由于电子在分子中的运动引起的瞬时偶极子的形成而产生的相互作用力。
范德华力较弱且随着原子间距的增加而逐渐减弱。
范德华力对于气体和非极性溶剂中的溶质溶解度起着重要作用。
2. 氢键氢键是一种特殊的分子间相互作用力，通常出现在含有氢原子的分子中。
氢键由于氢原子与拥有高电负性的原子（通常是氮、氧和氟）之间的相互作用产生。
氢键通常比其他分子间相互作用力更强，对于物质的性质和化学反应有着重要的影响。
3. 离子间相互作用力离子间相互作用力是由带正电荷的离子与带负电荷的离子之间的相互作用产生的。
离子间相互作用力对于离子化合物的稳定性和溶解性具有重要的影响。
结论化学键的极性和分子间相互作用力是化学中重要的概念。
化学键与分子间力
化学键与分子间力化学键和分子间力是化学中重要的概念，它们是构建物质结构和确定物质性质的基础。
在本文中，将对化学键和分子间力进行介绍和讨论。
一、化学键化学键是原子间的一种相互作用力，用于将原子束缚在一起形成分子或晶体。
它是化学反应的基础，也是物质转化和变化的关键因素。
1. 共价键共价键是通过原子间电子共享形成的。
它通常在非金属元素之间形成，并且具有比较强的结合能力。
共价键可以根据电子的共享情况分为单键、双键、三键等，对应着电子的共享数目。
2. 离子键离子键是由正离子和负离子之间的静电相互作用形成的。
它通常在金属和非金属元素之间形成，具有很高的结合能力。
离子键的稳定性通常取决于离子的电荷大小和离子半径。
3. 金属键金属键是金属元素之间形成的一种特殊的化学键。
它是由金属原子中自由移动的电子形成的电子云，与金属阳离子形成的电子“海”相互作用形成的。
金属键具有高电导性、高热导性和高延展性等特性。
二、分子间力分子间力是分子之间的相互作用力，它不同于化学键，是物质之间非共价的力。
1. 范德华力范德华力是由于分子间诱发的偶极矩或暂时偶极矩而产生的吸引力。
它是分子之间无方向性的作用力，通常在非极性分子或原子之间起作用。
2. 氢键氢键是氢原子与高电负性原子（如氮、氧、氟等）之间的相互作用力。
它比范德华力更强，具有方向性，通常在分子中存在氢键的物质具有较高的沸点和熔点。
3. 离子-离子相互作用力离子-离子相互作用力是由正离子和负离子之间的静电相互作用形成的，类似于离子键。
不同之处在于，离子-离子相互作用力不需要形成离子配位晶体结构，而是临时形成的。
4. 静电相互作用力静电相互作用力是由于电荷分布不均匀而产生的分子间相互作用力。
它通常在极性分子或离子与非极性分子之间起作用。
由于篇幅有限，以上只是化学键和分子间力的部分介绍。
化学键和分子间力是化学研究中重要的概念，对于了解物质的性质和化学反应机制具有重要意义。
深入研究化学键和分子间力的性质和作用机制，对于推动化学科学的发展具有重要的促进作用。
化学键的极性与分子间力分子间相互作用的奥秘
化学键的极性与分子间力分子间相互作用的奥秘化学键是构成分子的基本组成单位，它的极性与分子间力之间存在密切的关系。
通过了解化学键的极性以及分子间力的特点，我们可以深入探索分子间相互作用的奥秘。
1. 化学键的极性化学键的极性是指在化学键形成过程中，参与键的两个原子之间的电子云分布不均匀，从而导致共享电子发生偏移。
根据原子对电负性的差异，可以划分化学键的极性，包括极性共价键和非极性共价键。
1.1 极性共价键极性共价键形成时，电负性较高的原子表现出更强的吸电子能力，使得共享电子云偏向这个原子。
这种电子云的不均匀分布导致一个原子带正电荷，另一个原子带负电荷，从而形成了极性分子。
例如，在水分子中，氧原子的电负性更高，吸引了共享电子云，使氧原子带负电荷，氢原子则带正电荷。
这种不均匀的电子云分布导致水分子表现出强烈的极性。
1.2 非极性共价键非极性共价键是指当两个参与成键的原子电负性相等或相近时形成的共价键。
在这种情况下，共享电子云的分布相对均匀，分子中没有明显的正负电荷分布。
因此，非极性共价键所形成的分子是非极性分子。
例如，在氢气分子（H2）中，两个氢原子电负性相等，共享电子云分布均匀，因而氢气分子是非极性分子。
2. 分子间力的作用除了化学键以外，分子间力也起着分子间相互作用的关键作用。
分子间力可以根据作用机制划分为静电作用力、范德华力和氢键。
2.1 静电作用力静电作用力是由于分子中正负电荷间的相互作用而产生的吸引力或排斥力。
当两个带电分子靠近时，正负电荷之间会相互吸引，形成吸引力。
这种静电作用力在离子化合物中尤为显著，因为离子中存在明显的正负电荷。
2.2 范德华力范德华力是由于分子中极性或非极性共价键的极性而产生的瞬时偶极矩。
正负电荷的瞬时分布会引起临近分子中的电子云的临时偏移，从而产生电荷分离。
这种暂时的分布不均导致了分子间的吸引力，被称为范德华力。
范德华力在非极性分子中起主导作用，因为非极性分子中没有明显的正负电荷分布。
化学键的极性与分子间相互作用力
化学键的极性与分子间相互作用力化学键是构成物质的基本单位之一，它的极性和分子间相互作用力对物质的性质起着重要的影响。
本文将从化学键的极性和分子间相互作用力的角度来探讨它们对物质性质的影响。
一、化学键的极性化学键的极性是指化学键两端的原子之间电荷分布的不均匀性。
根据原子间电子云的相对位置和电负性差异，化学键可以分为非极性键和极性键。
1. 非极性键非极性键是指两个原子之间电荷分布均匀的化学键。
这种键通常出现在相同或相似电负性的原子之间，如氢气分子中的氢原子之间的键。
由于电荷分布均匀，非极性键的分子通常具有较低的极性和较弱的分子间相互作用力。
2. 极性键极性键是指两个原子之间电荷分布不均匀的化学键。
这种键通常出现在电负性差异较大的原子之间，如氢氧化钠中的氧原子和氢原子之间的键。
由于电荷分布不均匀，极性键的分子通常具有较高的极性和较强的分子间相互作用力。
二、分子间相互作用力分子间相互作用力是指分子之间的相互作用力，它决定了物质的物理和化学性质。
常见的分子间相互作用力包括范德华力、氢键、离子键和共价键等。
1. 范德华力范德华力是分子间的一种弱相互作用力，它是由于分子中电子云的不均匀分布而产生的。
范德华力的大小与分子间的极性和分子的大小有关。
极性分子之间的范德华力较强，而非极性分子之间的范德华力较弱。
2. 氢键氢键是一种特殊的分子间相互作用力，它通常出现在含有氢原子和较电负的原子（如氮、氧和氟）之间。
氢键的强度通常比范德华力强，因此在一些物质中，氢键的存在会导致分子间的相互吸引力增强，从而影响物质的性质。
3. 离子键离子键是由正负电荷之间的相互作用力形成的化学键。
在离子化合物中，正离子和负离子之间通过离子键相互结合。
离子键的强度通常比范德华力和氢键强，因此离子化合物具有较高的熔点和沸点。
4. 共价键共价键是由共享电子对形成的化学键。
共价键的强度通常介于离子键和范德华力之间。
共价键的极性和键长可以影响分子间的相互作用力，从而影响物质的性质。
化学键的极性与分子间相互作用力
化学键的极性与分子间相互作用力分子是由原子通过化学键连接而成的，而化学键的性质决定了分子的物理和化学性质。
在分子中，化学键的极性和分子间的相互作用力起着重要的作用，对于分子的化学性质、物理性质和相变等都有很大影响。
化学键的极性是指在共价键中电子的共享程度不均匀，导致相对正电荷和相对负电荷在分子内部分布不对称的现象。
根据化学键的极性，可以把分子分为两种类型：极性分子和非极性分子。
极性分子是指具有永久电偶极矩的分子，其中正电荷和负电荷在分子中心没有完全重叠，从而产生电荷分离。
这种电荷分离导致了分子间的吸引力，并使极性分子在物理和化学性质上与非极性分子有所不同。
极性分子在溶解性、沸点、熔点、表面张力等方面表现出很强的极性效应。
在极性分子中，极性键的极性强度也会对分子间的相互作用力产生影响。
根据电负性差异的大小，可以将极性键分为纯共价键、极性共价键和离子键。
纯共价键是指两个原子中的电子完全相等地共享，如氢气（H2）中的两个氢原子通过共价键连接。
由于电子分布对称，纯共价键没有极性，因此纯共价键所形成的分子是非极性分子。
极性共价键是指化学键中原子的电负性存在一定差异，导致电子不均匀地分布在两个原子之间。
如在氯化氢（HCl）分子中，氢原子的电负性较小，电子往氯原子偏移，形成极性共价键。
这种极性共价键使HCl分子成为极性分子，产生较强的分子间相互作用力。
离子键是由电子从一个原子完全转移到另一个原子，形成具有正电荷和负电荷的离子阵列。
正负离子之间的静电吸引作用形成离子键。
例如，在氯化钠（NaCl）中，钠离子失去一个电子而氯离子获得一个电子，通过离子键连接。
离子键是一种强有力的相互作用力，使离子晶体具有高沸点、高熔点和脆性等性质。
分子间的相互作用力也被称为非共价键（弱化学键），与极性共价键和离子键相比，非共价键的作用力较弱。
然而，在分子间存在的大量非共价键相互积累时，它们的累积效应会导致较强的分子间相互作用力。
常见的非共价键包括静电作用力、取代力、诱导力和范德华力。
化学键的极性与分子间力的作用
化学键的极性与分子间力的作用化学键是化学元素或离子之间的相互作用力，其中包括离子键、共价键和金属键。
这些键的极性和分子间力的作用对物质的性质有着重要的影响。
本文将介绍化学键的极性以及与分子间力之间的关系。
一、化学键的极性化学键的极性是指共价键在空间上的偏离程度。
根据电负性差异，化学键可以分为非极性键、极性键和离子键。
1. 非极性键：当两个相互结合的原子具有相同的电负性时，它们之间的化学键被称为非极性键。
这种键的电子云均匀地分布在结合原子之间。
例如，氧气分子中的氧气键是非极性键。
2. 极性键：当两个相互结合的原子具有不同的电负性时，它们之间的化学键被称为极性键。
在极性键中，电子云偏向于更具电负性的原子。
一个典型的例子是水分子中的氧氢键。
氧原子比氢原子更具电负性，因此在氧氢键中，电子云偏向氧原子。
3. 离子键：离子键是由离子之间的相互吸引形成的。
离子键通常发生在金属和非金属之间。
金属原子倾向于失去电子而形成正离子，而非金属原子倾向于接受电子而形成负离子。
这种正负离子之间的相互吸引力形成了离子键。
典型的例子是氯化钠盐中的钠离子和氯离子之间的离子键。
二、分子间力的作用分子间力是指分子之间的作用力，它们影响物质的相态、溶解度和化学性质。
分子间力包括范德华力、氢键和离子-离子相互作用。
1. 范德华力：范德华力是非极性分子之间产生的一种分子间力。
它是由电子在空间中的运动引起的瞬时偶极矩相互作用。
范德华力较弱，但当大量非极性分子集中在一起时，其作用变得显著。
这种力可以解释为什么液态的非极性物质会凝结成固体。
2. 氢键：氢键是一种极性分子之间的相互作用力。
氢键是指氢原子共价结合于一个非金属原子，同时与另一个电负性原子之间发生强烈的吸引作用。
氢键有助于解释水的高沸点、高溶解度和比较密度大于固体的性质。
3. 离子-离子相互作用：离子-离子相互作用是由带电离子之间的相互吸引力产生的。
正离子和负离子之间的作用力非常强大，因此形成了离子晶体的结构。
分子结构与分子间作用力
SF6 SiF62-
三、分子轨道理论 问题： B2 、O2 的磁性 （顺磁性）？ H2+可以 稳定存在？
基本思想：在分子中，组成分子的电子在围绕整个分子运动，而不是
固定于某一个原子。
1932年，R. S. Mulliken与F. Hund创立了分子轨道理论
注意内容：
① 分子中电子的运动状态称为分子轨道；分子轨道是由原子轨道线性组 合而成，数目同组成物质的原子的原子轨道总数目相等
所以N2的分子轨道排布为：
2 py 2 2 ( 1s ) ( ) ( 2 s ) ( ) 2 ( 2 px ) 2 pz
2 2 1s 2 2 2s
②
异核双原子分子的分子轨道
第二周期异核双原子在遵守能量近似、最大重叠、对称性原则时也可以通过
分子轨道理论得以解释：
(3) 杂化轨道类型与分子的空间构型 分子的空间构型：共价键分子中的各原
子在空间排列所构成的几何形状叫做分子的
空间构型。分子的空间构型直接关系到分子
的极性。分子的空间构型可用杂化轨道理论
和价层电子子对互斥理论来解释。
① sp3杂化： –CH4、CCl4: CH4、CCl4为正四面体，如下图所示：
离子）相互结合成分子或晶体的形式存
在。 化学键主要有：金属键，离子键， 共价键。本章着重讨论共价键的形成和
分子的空间构型。
5.2.1 化学键
化学键的理论有离子键理论、
价键理论、 杂化轨道理论、
（改进后的价键理论）
分子轨道理论等。
一、离子键理论
1916年，德国化学家柯塞尔(W. Kossel)根
据稀有气体具有稳定结构的事实提出了离子键理 论。他认为不同原子之间相互化合时，都有达到 稀有气体稳定状态的倾向，首先形成正负离子， 而后通过静电吸引形成化合物。 可以说明离子型化合物如NaCl等的形成。
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sp2 1个s + 2个p
3个sp2杂化轨 道 120o 正三角形 BF3, BCl3
sp3 1个s + 3个p
4个sp3杂化轨 道 109o 28’ 正四面体
杂化轨道数 2个sp杂化轨道
杂化轨道间 夹角 空间构型 实例
180o 直线
BeCl2，C2H2
CH4，CCl4
（三）等性杂化和不等性杂化
1. 等性杂化--每个杂化轨道所含的原轨道的比例相
4 . 键的极性和分子的极性 1）键的极性——由成键原子的电负性不同引起 • 当成键原子的电负性相同，原子核正电荷形成 的正电荷重心和核间电子云的负电荷重心重合， 形成非极性共价键。 • 当成键原子的电负性不同，核间电子云偏向电 负性较大原子的一端，使之带部分负电荷，而 电负性较小原子的一端带部分正电荷，正电荷 重心与负电荷重心不重合，形成极性共价键。
•
共价键的键参数主要有键长、键角、键能及键
的极性。
1.键长
分子中两成键原子的核间平衡距离。
• 键长愈短,键愈牢固；
•
相同两原子形成的键长：单键键长＞双键
键长＞叁键键长。
例： C—C键长为154 pm； C＝C键长为134
pm；C≡C键长为120 pm
2.键角
分子中同一原子形成的两个化学键间的夹角
• 它是反映分子空间构型的一个重要参数。如H2O 分子中的键角为104o45’，分子为V形结构；CO2 分子中的键角为180o，分子为直线形结构。 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。
•
3.键能E
298.15K，标准状态下单位物质量的气态 物质的共价键断裂生成气态原子所需的能 量称为键离解能 ( D)，键能的数值为同类 键各级解离能的均值，但习惯上取正值。 E=︱D︱
1.
σ键 π键
σ键 原子轨道沿键轴（成键核间连线，设为x轴）以 “头碰头” 方式进行重叠，重叠部分沿键轴呈 圆柱形对称分布，形成σ共价键。如s-s、s-px 和 px-px 轨道重叠。
σ键特点： • σ键的轨道重叠程度比π键的轨道重叠 程度大，因而σ键比π键牢固。 • σ键也可单独存在于两原子间，是构成 分子的骨架，两原子间只可能有1个σ 键。
5.3 化学键与分子间相互作用力
• 化学键：分子或晶体中相邻两原子或离子间的强 烈作用力，成键能量约为几十到几百千焦每摩。 离子键 化学键
本节着重介绍共价键
共价键(配位键) 金属键
一. 现代价键理论要点---共价键 1. 原子所形成的共价键数目取决于未成对电子数 （饱和性）
如果A和B原子各有一个未成对电子→形成一个共价键
多原子分子
四. 杂化轨道理论
• 价键理论说明了共价键的形成，解释了共价键的 方向性和饱和性，但阐明多原子分子的空间构型 却遇到困难。 • Pauling L.等人在价键理论的基础上提出了杂化轨 道理论。
• 杂化轨道理论实质上仍属于现代价键理论，但在 成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了 价键理论。
(一）杂化轨道理论的要点 1. 成键过程中，同一原子中几个能量相近类型不同 的原子轨道线性组合，重新分配能量和空间方向， 组成等数目的杂化轨道（杂化轨道数目等于参与杂 化的所有轨道数之和）。
如同原子的一个ns与np的三个轨道杂化将形成四个sp3杂化轨道。
2.杂化轨道的角度波函数在某方向的值比杂化前大 得多，更有利于原子轨道间最大程度地重叠，因 而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。(如s和px成键） 3.杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，使相 互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。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。
同,能量相同(参与杂化的原子轨道都含有单电子
或都是空轨道)
2.不等性杂化--每个杂化轨道所含的原轨道的比例不相同, 能量不相同(参与杂化的原子轨道有的已经含有孤对电子)
N原子不等性sp3杂化轨道成键特征：
其中有一个杂化轨道含有一对电子(孤对电子)，含孤对 电子的轨道因内部斥力较大而较胖，因此压迫另3个轨 道使键角小于109°28'。
（二）杂化轨道类型及实例分析
1. sp型和spd型杂化
1）sp杂化
S
P
2个SP
BeCl2 Be: 2s2
2）sp2杂化
S
P
P
3个SP2
BF3 B: 2s22p1
3）sp3杂化
S
P
P
4个SP3
• CH4 C: 2s22p2
sp型的三种杂化
杂化类型
参与杂化的 原子轨道
sp 1个s + 1个p
如果A和B原子各有两个未成对电子→形成两个共价键
注意：共价键饱和性体现在：
（1）一个电子与另一个电子配对成键后就不能和第三个电子 配对成键。 （2）电子已完全配对的原子不能继续成键。如He就以单分子 形式存在。
2.对称性匹配原则 波函数数值同号的轨道才能进行有效重叠。
+ + + +
+
不成键
成键
附图5.10 p轨道共价键形成示意图
2.
π键 互相平行的py或pz轨道则以“肩并肩” 方式 进行重叠，重叠的部分垂直于键轴并呈镜面 反对称。
π 键：例
1S
2S
2P
N
N
π键特点：
•
• •
π键较易断开，化学活泼性强。
一般它是与σ键共存于具有双键或叁键的分 子中。 由于π键的存在，原子不可绕σ键转动。
三. 键参数 • 表征化学键性质的物理量称为键参数
物质 电负性 差值 型键 NaCl 2.1 离子键 HF 1.9 极 HCl 0.9 性 共 HBr 0.7 价 HI 0.4 键 Cl2 0 非极性 共价键
2）分子的极性——取决于键的极性和分子构型
相同原子：无极性 如H2 O2
双原子分子
不同原子：有极性 分子对称： 无极性 如CH4 CCl4 CO2 分子不对称： 有极性 如NH3 极性度量:电偶极矩 μ＝ q · d 电偶极矩为零的分子是非极性分子，电偶极矩愈大表示分子的极性愈 强。
电子运动类似波的性质，波函数正负类似机械波的波峰和波谷，同 号加强（波峰相遇或波谷相遇），异号减弱甚至完全抵消（波峰与 波谷相遇）
3.
原子轨道重叠愈多，核间电子云愈密集，共 价键愈牢固，称为原子轨道最大重叠原理。 因此原子轨道将沿最大程度方向重叠，决定 了共价键的方向性。
+
二. 共价键的类型
按成键重叠方式：
O原子和S原子也能进行不等性sp3杂化