共价键与分子间作用力
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。
医用基础化学共价键和分子间作用力
共价键的概念和原理
概念
共价键是指通过共享电子，形成两个非金属原 子之间的化学键。它决定了分子的结构和性质。
原理
共价键的形成是原子为了完成最外层电子的稳 定，共同贡献电子形成的。它的长度和强度决 定于关联原子的尺寸和电负性之间的差异，越 小的差异和越小的原子，如氢，就越容易形成 共价键。
医用基础化学共价键和分 子间作用力
本演示将向您介绍医用基础化学中的共价键和分子间作用力，以及它们在药 物研发中的作用，是一次深入探讨化学原理的旅程。
化学的定义和重要性
1 定义
化学是一门研究物质结构、性质和变化的科学，不仅能帮助我们理解自然界中的现象， 还是研制医药和提高生活质量的重要基石。
2 重要性
3
微观世界的探索
最新技术和准确的分子计算方法，使我们可以深入探索分子的微观世界并开发具有高度 定制化的分子。
医用基础化学中的研究现状和未来发展趋 势
ห้องสมุดไป่ตู้
研究现状
随着药物研发中新的技术和方法的兴起，共价键和 分子间作用力的研究正在变得越来越重要。
未来趋势
新的计算机模拟和理论方法的发展，将加速我们对 分子之间细微交互的理解，这将有助于实现更好、 更安全和更高效的药物研发。
分子间作用力与生物学
从病毒的感染到人类DNA的复制，生物化学发现了 许多重要的分子间作用力。
共价键和分子间作用力在药物研发中的 作用
1
药效和毒性研究
药效和毒性，大多数药物的目标和副作用研究涉及到分子间相互作用力的调整和使用。
2
药物的发现与研发
通过这些知识，药物研发人员可以更好地设计药物分子，以便在人体内精确定位和交互， 提高药效并减少毒性。
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。
第十一章 共价键和分子间作用力习题解析
第十一章共价键和分子间作用力习题解析1.现代价键理论的要点是什么？答：（1）两个原子接近时，只有自旋方向相反的单电子可以相互配对（两原子轨道重叠），使电子云密集于两核之间，系统能量降低，形成稳定的共价键。
（2）自旋方向相反的单电子配对形成共价键后，就不能再和其他原子中的单电子配对。
所以，每个原子所能形成共价键的数目，取决于该原子中的单电子数目。
这就是共价键的饱和性。
（3）成键时，两原子轨道重叠越多，两核间电子云越密集，形成的共价键越牢固，这称为原子轨道最大重叠原理。
原子轨道中，除s轨道呈球形对称外，p、d等轨道都有一定的空间取向，它们在成键时，只有沿着一定的方向靠近才能达到最大程度的重叠，形成稳定的共价键，这就是共价键的方向性。
2. 列表表示σ、π 键的区别。
答：3. 根据共用电子对是否偏移，共价键可以分为哪两类？答：根据共用电子对是否偏移共价键可分为极性共价键和非极性键共价键。
极性共价键是由于成键原子的电负性不同，共用的电子对偏向电负性较大的原子，使键的一端带部分负电荷δ-，而另一端带部分正电荷δ+，键的正、负电荷中心不重合形成的共价键。
非极性共价键是因为成键原子的电负性相同，成键电子对等量共享，键的正、负电荷中心重合的共价键。
4.共价键的极性及极性大小用什么来判断？共价分子的极性及极性大小用什么来量度？答：共价键的极性大小根据成键原子的电负性来判断，因为共用的电子对偏向电负性较大的原子，使键的一端带部分负电荷δ-，而另一端带部分正电荷δ+，故成键原子的电负性差别越大，共价键的极性越强。
双原子分子的极性与键的极性一致。
多原子分子的极性不仅与键的极性有关，也与分子构型有关，虽然是极性键，只要键型相同，分子构型对称，其分子中各个键的极性就能相互抵消，正、负电荷重心重合。
分子的极性可用电偶极矩(electric dipole moment)μ来衡量。
它是分子中正、负电荷中心的距离d 与正或负电荷中心上的电量q 的乘积，即μ= q·d ，单位为10-30 C·m 。
共价键及分子间作用力
243
N－－－N 110
946
Br－ Br 228
193
C－ H 109
414
I－ I 267
151
O－ H 96
464
4、键角（bond angle）
键角：分子中同一原子形成的两个化学键间的夹角。
: : :
C l 124 o 21 '
111 o18 ' C = O Cl
N
H
H F 107o18'
l/pm E/(kJ·mol-1)
l/pm E/(kJ·mol-1)
H－ F 92
570
H－ H 74
436
H－ Cl 127
432
C－ C 154
346
H－ Br 141
366
C－－C 134
602
H－ I 161
298
C－－－C 120
835
F－ F 141
159
N－ N 145
159
Cl－ Cl 199
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。
二、价键理论基本要点与共价键的特点
1、价键理论基本要点：
（1）两原子靠近时，自旋方向相反的未成 对的价电子可以配对，形成共价键
（2）自综旋方上向所相反述的，单电价子健配对理形论成共认价为键后共，价就不键能是再和 通其过他自原子旋中相的单反电的子配电对子。 配对和原子轨道的 最原大子重中单叠电而子数形决成定了的共，价键使的体数目系—达共价到键能的饱量和最性。
大 大
较低，较稳定
π键 ““肩碰肩””
与轨道对称轴相互平行方向 两块冬瓜状，节面对称
共价键分子间作用力
注意：发生物理变化需克服分子间作用力 （如碘的升华），发生化学变化需破坏化学 键，因为化学变化的本质是旧键的断裂，新 键的形成，如 水的分解需破坏共价键
离子键和共价键的比较
离子键
共价键
成键微粒
阴、阳离子
原子
成键本质
静电作用
共用电子对
表示法
以NaCl为例
Na+ [ ··Cl··]－
成键元素 活泼金属元素、活泼 的非金属元素之间
范德瓦耳斯，荷兰物理学 家。他首先研究了分子间 作用力，因此，这种力也将水加热到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？
H-O-H分解需要破坏共价键；而水沸腾需要克 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
球棍模型
H2O Ｖ型
比例模型
NH3 三角锥型 CH4 正四面体
CO2 直线型
P14 “观察与思考”
有机化合物中碳原子的成键方式
4 4
成键
碳碳单键、 碳碳双键和碳碳叁键
决定
碳链 碳环
返回
我们知道，分子内相邻原子之间存在着强 烈的相互作用。那么，分子之间是否也有相 互作用呢?
三、分子间作用力
1、概念：分子间存在将分子__聚__集__在__一__起__的作用力 2、特点：比化学键_弱___得多 3、对物质性质的影响：分子间作用力影响由分子构 成的物质的_熔__、__沸__点___和__溶__解__性_____。
二、电子式的写法：
（各原子最外层一般都要达到2个或8个电子的稳定结构） 注意：差多少个稳定就配多少对，少的原子写在中间
结构式：在化学上常用一根短线来表示一对共用电子
- 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)。
Dn
键长
分子中两个原子核间的平衡距离叫做键长。 通常键长越短，键越牢固。
键角
在分子中同一原子形成的两个化学键之间的夹角叫 键角。
17
键的极性
非极性共价键：成键电子云无偏向、正负电荷重 心重合的共价键。 极性共价键：成键电子云有偏向、正负电荷重心 不重合的共价键。 成键原子间的电负性差值越大，键的极性就越大。 离子键可以看成是极性键的极限。
状、方向),重新组合成新的轨道－杂化轨道(一头大,
一头小)。杂化轨道具有更强的成键能力。
2. 有几个原子轨道参加杂化,就能组合成几个杂化轨 道。
20
3. 杂化轨道的空间取向是取尽可能大的键角,使相互
的排斥作用达到最小，形成的键更稳定。
+ s
+ + p
-
+
sp
-
+
-
+ sp
两个杂化轨道：直线形 三个杂化轨道：平面三角形 四个杂化轨道：正四面体形
4
但 Lewis 没有说明这种键的实质，所以适应性 不强 。 在解释 BCl 3 ， PCl 5 等其中的原子未全部 达到稀有气体结构的分子时，遇到困难。
Cl
Cl B Cl Cl
Cl P Cl Cl Cl
5
二、现代价键理论
引言：氢分子的共价键
V
计算表明，若两个 1s 电子
以相同自旋的方式靠近，则 r 越小，V 越大。此时，不形 成化学键。
如 O 的 sp3 杂化
杂化
4条 层上1个s轨道和l个p轨道间进行杂化，叫 做sp杂化。其杂化所形成的轨道，叫做sp杂 化轨道。（直线型） 2 Be 2s 4
激发 杂化
Cl
Be
Cl
-
+
+
- -
+
+
24
BeCl2的形成过程
sp2杂化
同一层上1个s轨道和2个p轨道间的杂化，叫做 sp2杂化，其杂化所生成的杂化轨道，叫做sp2 杂化轨道。（平面三角形）
8
共价键的特征 共价键的饱和性 （受自旋相反限制） 一个原子上的一个电子只能与另一个原子上 自旋方向相反的一个电子配对；
一个原子中所含未成对电子数就是它可能形 成共价键的数目。 共价键的方向性（受最大重叠原理限制 ）
共价键的方向性示意图
9
共价键的类型（σ键、 π键、配位键） 1.σ键：原子轨道以“头碰头”的形式重
叠形成的共价键。 s-s s-p p-p
10
σ键的电子云界面图
σ键的特点： 电子云重叠程度大，能量低。故σ 键比较牢固，是首选成键方式。
11
π键:原子轨道以“肩并肩”式重叠形成的
共价键称为π键。
π键特点： 电子云重叠程度较小，较活泼， 且π键一般不能单独存在。
12
N2分子的成键方式：
2p
7N
2s22p3
……
21
杂化轨道的类型
a ) 按参加杂化的轨道分类 s－p型 s－p－d型 sp 杂化、sp2 杂化和 sp3 杂化 ； sp3 d 杂化、 sp3 d2 杂化等 。
22
b ) 按杂化轨道能量是否一致分类
等性杂化， 如 C 的 sp3 杂化
激发 杂化
4 条 sp3 杂化轨道能量一致。
不等性杂化，
Cl Cl H Cl
Na+ -Cl
Cl—Cl 非极性键
H—Cl 极性键
Na—Cl 离子键
18
问题
H2O的键角为什么为104.5° ？
22p4 O 2s 8
2s
2p
如何解释CH4分子的空间构型？ 22p2 2p C 2s 6 2s
19
三、杂化轨道理论 基本要点
1. 原子在形成分子的过程中,同一原子能量相近的不 同类型的原子轨道改变了原有轨道的状态(能量、形
2
二、影响离子键强弱及离子化合物性质的因素
q1 q 2 F 2 r
电荷、半径:
BaO CaO MgO 3075 1020 1074 1265 2173 2843
化合物 NaI NaBr NaCl NaF 熔点/K 935
电子构型:
NaCl易溶于水，CuCl难溶于水。
3
§10.2 共价键理论
一 经典路易斯理论
1916 年，美国科学家 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，是通过共用最外
层的单电子来实现。 例如
H• + • H = H • • H 通过共用一对电子，
每个 H 均成为 He 的电子构型，形成一个共价键。
15
键参数（键能、键长、键角和键的极性等） 键能(bond energy) 在298K 和标准压力（100kPa）时，将lmol气 态分子AB拆开，成为气态的A原子和B原子所 需要的能量。用符号E表示，单位kJ· mol-1。 对双原子分子 ： E= DA-B 对于多原子分子 ： E n 键能越大，化学键越牢固，分子越稳定； 单键 < 双键 < 叁键
2s
13
键和键 的比较
键以“头碰头”式成
键 重叠程度大 键较牢固 单独存在
沿键轴呈圆柱形对称
自由旋转
键以“肩并肩”式成键
重叠程度小 键易断开 只能与键共存
不能旋转
14
在通过键轴的平面上下对称
配位键
共用电子对由某个原子单方提供，
另一个原子提供空轨道。
H
H N H
+ H
+
H H N H
+
H
化学键的概念
分子或晶体中相邻原子间强烈的相互作 用力称为化学键。 离子键 共价键(配位键) 金属键
1
§10.1 离子键
一、形成与特点 静电引力
q1 q 2 F 2 r
q1 ，q2 分别为正负离子所带电量 ， r 为正负离子的核间距离。
无方向性和饱和性
与任何方向的电性不同的离子相吸引，所以无方向； 且只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。
5B
激发
杂化
F
B
F B
F
F
F
F
25
BF3的形成过程
sp3杂化
同一层上1个s轨道和3个p轨道间的杂化，叫做 sp3杂化。其杂化所生成的杂化轨道，叫做sp3 杂化轨道。（四面体型）
－D
0
ro r
6
H2 中的化学键，可以认为是电子自旋相反配对，
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。
7
１、现代价键理论基本要点 (1)具有自旋相反的未成对电子的两原子相互 接近时，原子轨道（电子云）重叠使核间电子 云密度增大，体系能量降低，形成稳定的共价 键。 (2) 两个成键原子的电子云重叠越多，核间电 子云密度就越大，形成的共价键就越牢固。 ——原子轨道最大重叠原理。