无机化学-共价键和分子间作用力

CH4空间构型: 正四面体
四个C—H是等同的共价键
∠HCH=109º28'
C: 2p
2s
C: 2p2sC:来自2psp32s
跃迁
sp3杂化
杂化的定义：
杂化(hybridization)：就是原子形成分子时，同一原 子中能量相近的不同原子轨道重新组合成一组新轨 道的过程。所形成的新轨道称为杂化轨道。 (hybrid orbital)
离子键理论 1916 年德国科学家 Kossel ( 科塞尔 ) 提出
离子键的形成
(以 NaCl 为例)
第一步 电子转移形成离子：
Na - e —— Na+ ，
Cl + e —— Cl-
第二步 靠静电吸引， 形成化学键 。
路易斯经典共价键理论
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，可以不通过电子转移形成离子和离子键来完成，而是通 过共用电子对来实现。
键 : 两个原子的原子轨道(s-s、 s - px、px-px)沿着
键轴方向以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。
键: 是两个原子的原子轨道(py-py和pz-pz) 以“肩并肩”
的方式重叠形成的共价键。
s-s
s-px
( px - px)
N2分子形成示意图
N2 分子中两个原子各有三个单电子
， px py pz
C=C
133
602.0
C C
120
835.1
在不同化合物中，相同的键，键长和键能并不相等。 例如，CH3OH 中和 C2H6 中均有 C －H 键，而它们的键长和键能不同。
3.键角:
键角是分子中键与键之间的夹角，在多原子分子中才涉及键角。
键角是决定分子几何构型的重要因素。 如 H2S ， H－S－H 键角为 92 °，决定了 H2S 分子的 构型为 “ V ” 字形 又如 CO2 ， O－C－O 的键角为 180°，则 CO2 分子为 直线形 。
如 H ＋ Cl
Cl B Cl Cl
H Cl
Cl Cl P Cl
Cl Cl
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。
Lewis 的贡献，在于提出了一种不同于离子键的新的键型， 解释了 X 比较小的元素之间原子的成键事实。
2. 共价键的饱和性
共价键的数目由原子中单电子数决定,一个原子有多少个未成对 单电子，就只能配对形成多少个共价键。
例如
Cl 原子有1个单电子，形成一个共价键； O原子有2个单电子，形成二个共价键； N原子有3个单电子，形成三个共价键。
3.共价键的方向性
各原子轨道在空间分布方向是固定的，一般成键电子的原 子轨道只有沿着轨道伸展方向进行重叠才能实现最大限度 的重叠。
OH (g)=O (g)+H(g)
DH-O=423.7(Kj·mol-1）
EH O
502
423.7 2
462.8(kj
•
mol 1)
一般地说，键能越大，化学键越牢固，分子也就越稳定。
2.键长:
分子中成键两原子核之间的距离叫键长。 一般键长越小，键越强。
C－C
键长 / pm 154
键能 / kJ·mol-1 345.6
沿x 轴成键时， px 与 px “ 头碰头” 形成一个 键 。此时， pz
和 pz ， py 和 py 以 “ 肩并肩 ” 形式重叠，形成两个 键。
(2) 按共用电子对来源的不同分为
➢正常共价键： 由成键两原子各提供1个电子配 对成键的共价键。
➢特殊共价键: 配位键
成键原子一方有孤对电子;
• 形成条件： 另一方有空轨道。
H
• 举例：NH4+
HNH
H
二、 键参数
1.键能:
在一定温度和标准压下断裂1mol共价键所需要的能量.
离解能: 在一定温度和标准压下将1mol理想气态分子离解成
理想气态原子所需要的能量.
A-B(g)=A(g)+B(g)
DA-B
H2(g)=H(g)+H(g)
DH-H
H2O(g)=OH(g)+H(g) DH-OH=502(Kj·mol-1）
+
-
2- y2
z
z
+
+
- - y
+
y
x -+
Ys x
Y pz
以 HCl 为Yd例xy
z
z
z+ z
z
z
--
-+
yx
+
x
+Ydz2
+
- - +y yxy
+ ++x
-
-x
-Ydx2- y2
-y
y
+
Ypy
Yd yz
Ypx
Ydxz
z
+
-
-
+
x
Ydxy
3pz
1s
+z
+
z
（三） 共价键的类型:
(1) 按原子轨道重叠方式不同共价键分为
基态
R
（二）现代价键理论(valence bond theory VB法)要点:
1. 共价键的本质
两个原子相互接近时，具有自旋方向相反的两个未成对的 电子可以相互配对，所在的原子轨道有效重叠，使核间电 子云密度增大，系统能量降低，形成共价键。
前提条件
一是原子在结合前有单电子； 二是单电子的自旋方向相反。 三是最大重叠原理。
金属键理论 金属键的形象说法是，失去电子的金属离子浸在自由电子的海洋 中。 金属离子通过吸引自由电子联系在一起，形成金属晶体 。
分子间作用力:分子之间弱的相互作用力。 范德华力(van der Waals force) 氢键(hydrogen bond)等。
9.1 共价键和共价化合物
一、 现代价键理论(valence bond theory VB法)
1927年，Heitler 和 London 用量子力学处理氢气 分子 H2 ，解决了两个氢原子之间的化学键的本 质问题，使共价键理论从经典的 Lewis 理论发 展到今天的现代共价键理论。
(一)氢分子的形成:
自旋方向相反
可以同时占 据同一轨道
自旋方向相同 不能同时占
E
据同一轨道
排斥态
0
－D
ro
4.键的极性 按共用电子对是否偏移分为
非极性 共价键:
▪ 成键电子对等量共享的共价键。
▪同种原子形成的共价键。例如 H2、O2、N2等分子。
极性 共价键:
▪成键电子对偏向一方共价键。
▪不同种的原子形成的共价键。例如NH3分子中N －H键，H2O分子的O－H键等。
三、杂化轨道理论
杂化轨道理论的提出：
第九章 共价键和分子间作用力
第一节 共价键和共价化合物 第二节 分子间作用力
原子 化学键 分子 分子间作用力 宏观物质
[定义] 分子中相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用力称 为化学键(chemical bond).
离子键(ionic bond) 共价键(covalent bond)金属键(metallic bond)