第十章 分子结构 (新)
第十章 次级键及超分子结构化学
第十章次级键和超分子结构次级键是除共价键、离子键和金属键以外，其他各种化学键的总称。
次级键涉及分子间和分子内基团间的相互作用、涉及超分子、各种分子组合体和聚集体的结构和性质、涉及生命物质内部的作用等等，内涵极为丰富。
10.1 键价和键的强度早期的键级和键长的关系：'log 711'n d d n −=n’为键级；d n 为键长。
键价理论认为：键长是化学键强弱的一种量度，原子组成分子化学键，键长值小、键强度高、键价数值大；反之，键长值大、键强度低、键价数值小；1）两原子间的键长r ij 与键价S ij 的关系：]/exp[0B r R S ij ij −=Nij ij R r S −=)/(0或 式中R 0和R(或R 0和N)是和原子种类及价态有关的经验常数2）键价和规则：每个原子所连诸键的键价之和等于该原子的原子价。
10.2 氢键X—H…Y用来表示氢键，其中X—Hσ键的电子云偏向高电负性的X原子，导致出现屏蔽小的带正电性的氢原子核，它强烈地被另一个高电负性的Y原子所吸引。
氢键的一些特点：1）大多数氢键X—H…Y是不对称的，H—X距离较近，H—Y距离较远；2） X—H…Y可以为直线形θ＝180°，能量上有利；也可为弯曲形，即θ<180°;3）X和Y间的距离作为氢键的键长，键长越短，氢键越强，H原子处于中心点时，是最强的氢键；4）氢键的实测键长要比氢键中共价键键长加范德华半径之和要短；5）氢键X—H…Y和Y—R键间形成的角度α，通常为100°～140°之间；6）一般情况，氢键中H原子是二配位，有时有三、四配位；7）多数氢键，只有一个H原子是直接指向Y上的孤对电子，但有例外。
非常规氢键1） X—H…π（质子受体是π键和大π键）2） X—H…M（质子受体是富电子的过渡金属）3） X—H…H—Y （二氢键）冰和水中的氢键：水分子四面体的四个顶点都可形成氢键，有11种晶型，常见的是I型h氢键和物质的性能：1）物质溶解性能；2）物质的熔沸点和气化焓； 3）粘度和表面张力；4）氢键在生命物质中的作用；10.3 非氢键型的次级键：除氢键和范德华力以外的次级键，主要包括：非金属原子间的次级键；金属原子与非金属原子间的次级键；金属原子间的次级键。
11第十章共价键与分子结构
31
BeCl2 直线形
激发
2s sp 2p
Be 1s22s2 4 Cl [Ne]3s23p5 17
杂化
2s 2p
2Cl
2p sp-p 2p 直线形
图10-7 BeCl2分子的空间构型
32
CHCH 6C 直线形
2s sp H 2p 2p
22s22p2 1s
1H
1 1s
激发
2s p-p 2p
杂化
等性杂化：由原子轨道组合成的一组杂化轨道 中,s,p,d轨道成分相等
30
不等性杂化：组合构成的一组杂化轨道中,s,p,d轨 道成分不相等 sp ，sp2， sp3 s – p杂化类型：
(一) sp杂化轨道及有关分子的空间构型 1 个ns与 1 个np杂化，形成 2 个 sp 杂化轨道 1个ns+ 1 个np 2个 sp 特点： 1/2s，1/2p，180，直线形
43
三、d-s-p杂化轨道及有关分子的空间构型 d区元素： ns、np、(n-1)d或nd p区元素：ns、np、nd 1.(n-1)d 、ns、np杂化类型 dsp2、dsp3、d2sp3 sp3d 、sp3d2 2.ns、np、nd杂化类型 (一)dsp2杂化轨道及有关分子或离子的空间构型 1个(n-1)d+1个ns+2个np4个dsp2 ¼ d成分、¼ s成分、 ½p成分 四个dsp2杂化轨道在一个 平面上 ，夹角为90° 44 2-配离子 平面正方形 [Ni(CN)4]
图10-3 H原子的1s与Cl原子的3px轨道三种方向重叠示意图
5
三、共价键的类型
σ 键和π 键
键 头碰头 重叠大 稳定 重叠 方式 键 肩并肩 重叠小 不稳定
分子结构教案初中化学
分子结构教案初中化学教学目标：1. 了解分子结构的基本概念；2. 掌握不同分子结构的特点；3. 理解分子结构与物质性质之间的关系。
教学重点：1. 掌握分子结构的基本概念；2. 理解不同分子结构的特点；3. 探究分子结构与物质性质之间的关系。
教学难点：1. 理解分子结构的三维空间构型；2. 掌握分子结构与物质性质之间的关系。
教具准备：1. PowerPoint课件；2. 实验器材：分子模型、显微镜等；教学过程：一、导入（5分钟）教师通过展示一些常见物质的分子结构图，引导学生思考分子结构的概念，并与实际物质联系起来。
二、讲解（15分钟）1. 分子结构的概念：分子是由原子通过化学键连接而成的。
2. 不同分子结构的特点：直链分子、支链分子、环状分子等。
3. 分子结构与物质性质之间的关系：分子结构的不同会影响物质的性质，如溶解性、熔点、沸点等。
三、实验操作（20分钟）教师组织学生进行实验操作，通过观察不同分子结构的物质的性质，加深学生对分子结构与物质性质之间关系的理解。
四、讨论交流（10分钟）教师组织学生进行讨论，探讨分子结构对物质性质的影响，鼓励学生积极参与，并提出自己的观点。
五、小结（5分钟）教师进行总结，强调分子结构对物质性质的重要性，并对今天的学习内容进行总结概括。
六、作业布置（5分钟）布置作业：结合所学内容，总结不同分子结构对物质性质的影响，并写出至少三个例子。
教学反思：通过本节课的学习，学生能够初步了解分子结构的基本概念，掌握不同分子结构的特点，理解分子结构与物质性质之间的关系。
同时，通过实验操作和讨论交流，学生的动手能力和思维能力得到了锻炼和提升。
在未来的教学中，可以进一步引导学生进行实验设计和探究，提高他们的分析和解决问题的能力。
第十章 次级键及超分子结构化学
弱氢键
静电 X-H«H-Y 220~320 320~400 90~150 <15 <10 － 弱碱、碱式盐、 C-H· · · O/N O/N-H···π
冰-Ih中中，O－H · · ·O的氢键键能为25 kJ/mol, 包括下列相互作用: 1. 静电相互作用 2. 离域或共轭效应 3. 电子云的推斥作用 4. 范德华作用
10.5 分子的形状和大小
10.5.1 构型和构象
分子的构型(Configuration)是指分子中的原子或基团在空间按特定的方式排 布的结构形象。构型由分子中原子的排布次序、连接方式、键长和键角等决 定。相同的化学成分而构型不同的分子称为构型异构体。构型异构体有顺反 异构体和旋光异构体两类，后者是对手性分子而言。 二氯乙烯分子的顺反异构体及其所属点群如下：
次级键：除共价键、离子键和金属键以外，其他各种化 学键的总称。
次级键: 涉及分子间和分子内基团间的相互作用、涉及 超分子、各种分子组合体和聚集体的结构和性 质、涉及生命物质内部的作用等等，内涵极为 丰富。 I. D. Brown等提出键价理论(Bond Valence Theory)
键价理论(Bond Valence Theory)根据化学键的键长是键 的强弱的一种量度的观点，认为由特定原子组成的化学 键：键长值小、键强度高、键价数值大；键长值大，键 强度低、键价数值小。
分子间生成氢键，粘度会增大
10.2.6 氢键在生命中的作用
10.3 非氢键型次级键
10.3.1 非金属原子间的次级键
许多非金属原子间的次级键可在分子间或分子内部形成。
碘（I2）晶体
卤素分子X2从F2 Cl2 Br2 I2金属性增加。 由I2分子组成的碘晶体，具有金属光泽和较高的 导电性。这是由于在碘晶体中，I2分子间存在次 级键，分子间I· · · I的最短距离为350pm，要比 I 原子的范德华半径和430pm短得多。
分子结构习题
第十章分子结构习题一.选择题1.最早指出共价键理论的是( )2. A. 美国的路易斯; B. 英国的海特勒;3. C. 德国的伦敦; D. 法国的洪特.4.NH4+形成后，关于四个N-H键，下列说法正确的是( )A. 键长相等;B. 键长不相等;C. 键角相等;D. 配位键的键长大于其他三键;E. 配位键的键长小于其他三键.5.下列说法中不正确的是( )A. 键的一对成键电子的电子密度分布对键轴方向呈园柱型对称;B. 键电子云分布是对通过键轴的平面呈镜面对称;C. 键比键活泼性高，易参与化学反应;D. 配位键只能在分子内原子之间形成，不可以在分子间形成;E. 成键电子的原子轨道重叠程度越大，所形成的共价键越牢固.6.CO和N2的键级都是3，两者相比CO的( )A. 键能较小，较易氧化;B. 键能较小，较难氧化;C. 键能较大，较难氧化;D. 键能较大，较易氧化.7.下列分子或离子中，键角最小的是( )A. HgCl2B. H2OC. NH3D. PH38.下列说法正确的是( )A. 原子形成的共价键数等于游离气态原子中不成对电子数;B. 同种原子双键的键能为单键键能的两倍;C. 键长是指成键原子的核间距离;D. 线性分子如A-B-C是非极性的;E. 共价键的极性是由成键元素的电负性差造成的.9.关于原子轨道的说法正确的是( )A.凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体.B. CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的;C. sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道;D. 凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键.10.下列化合物中氢键最强的是( )A. CH3OHB. HFC. H2OD. NH311.对羟基苯甲醛比邻羟基苯甲醛的熔沸点高的原因是( )A. 前者不能形成氢键，后者能形成氢键;B. 前者能形成氢键，后者不能形成氢键;C. 前者形成分子间氢键，后者形成分子内氢键;D. 前者形成分子内氢键，后者形成分子间氢键.12.下列各组物质沸点高低顺序中正确的是( )A. HI>HBr>HCl>HFB. H2Te>H2Se>H2S>H2OC. NH3>AsH3>PH3D. CH4>GeH4>SiH413.I2的CCl4溶液中分子间主要存在的作用力是( )A. 色散力B. 取向力C. 取向力.诱导力.色散力D. 氢键.诱导力.色散力14.下列分子中有最大偶极矩的是( )A. HIB. HClC. HBrD. HF15.下列分子中偶极矩为零的是( )A. NF3B. NO2C. PCl3D. BCl316.下列分子是极性分子的是( )A. BCl3B. SiCl4C. CHCl3D. PCl3E. BeCl217.下列离子或分子有顺磁性的是( )A. O2B. O22-C. N2D. NOE. NO+18.加热熔化时需要打开共价键的物质是( )A. MgCl2B. CO2(s)C. SiO2D. H2O19.某元素E具有(Ar)3d24s2电子排布，它和溴生成符合族数的溴化物分子式是( )A. EBr3B. EBr2C. EBr4D. EBr20.关于共价键的说法，下述说法正确的是( )A. 一般来说键键能小于键键能;B. 原子形成共价键的数目等于基态原子的未成对电子数;C. 相同原子间的双键键能是单键键能的两倍;D. 所有不同原子间的键至少具有弱极性.21.CO和N2相比，CO的( )A. 键能较小，较易氧化;B. 键能较小，较难氧化;C. 键能较大，较难氧化;D. 键能较大，较易氧化.22.下列分子中心原子是sp2杂化的是( )A. PBr3B. CH4C. BF3D. H2O23.SO42-离子的空间构型是( )A. 平面正方形B. 三角锥形C. 四面体D.八面体24.下列各物质分子其中心原子以sp2杂化的是( )A. H2OB. NO2C. SCl2D. CS225.用价键法和分子轨道法处理O2分子结构，其结果是( )A. 键能不同B. 磁性不同C. 极性不同D. 结果不同26.下列关于O22-和O2-的性质的说法，哪组不正确( )A. 两种离子都比O2分子稳定性小;B. O2-的键长比O22-的键长长;C. 键级次序是O2>O2->O22-;D. O2-是反磁性的，但O22-是顺磁性的.27.下列关于化学键正确的说法是( )A. 原子与原子之间的作用;B. 分子之间的一种相互作用;C. 相邻原子之间的强烈相互作用;D. 非直接相邻的原子之间的相互作用.28.下列各题说法不正确的是( ) A. 两个原子的P电子只能沿P 轨道对称轴平行方式重叠形成键;B. 极性键只能形成极性分子;C. 非极性键形成非极性分子;D. 形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤对电子;E. 共价键形成的条件是欲成键原子必须有未成对电子.29.下列说法正确的是( )A. 极性分子间仅存在取向力;B. 取向力只存在于极性分子之间;C. 熔沸点依次升高;D. 氨易溶于水，是因为氨与水分子间可形成氢键;E. 色散力仅存在于非极性分子间.30.下列关于分子间力的说法正确的是( )A. 分子型物质的沸点总是随分子量的增大而增加的;B. 大多数含氢化合物中都存在氢键;C. 极性分子间仅存在取向力;D. 色散力存在于所有相邻分子间.31.原子间成键时，同一原子中能量相近的某些原子轨道要先杂化，其原因是( )A. 保持共价键的方向性;B. 进行电子重排;C. 增加成键能力;D. 使不能成键的原子轨道能够成键.32.在酒精的水溶液中，分子间主要存在的作用力为( )A. 取向力B. 诱导力C. 色散力和诱导力.取向力D. 取向力.诱导力.色散力.氢键33.下列物质中键级最小的是( )A. O2B. N2C. F2D. O2+二．填空题1.<1>. 离子键是指_____________________________所成的化学键.<2>. 离子键主要存在于______________________中.2.<1>. 三十年代以来共价键的两大主要理论为__________________.<2>. 共价键的特征是________________________________ 3.下列物质的变化各主要需打破或克服什么结合力? <1>. 冰熔化_____ <2>. 单质硅熔化_____4. 同周期元素离子电子层构型相同时，随离子电荷数增加，阳离子半径____， 阴离子半径________.5. 下列热化学方程式的能量变化各表示什么含义? △H ø(KJ/mol)例 Na(s)+½Cl 2(g)=NaCl(s) (生成焓) <1>. HCl(g)=H(g)+Cl(g) 428 ( ) <2>. Na +(g)+Cl -(g)=NaCl(s) ( ) 6.<1>. 对于双原子分子，键能与键的离解能的关系是______________.<2>. 对于多原子分子，键能与键的离解能的关系是_______________ 7.一般来说，键能越大，键越________，由该键构成的分子越_______. 8.MO 法中成键电子数与反键电子数之差的一半就是分子的键级.键级的大小表示两个相邻原子之间成键的_________，键级越大，键越___________. 9.等性sp 2、sp 3杂化轨道的夹角分别为.10. 分子间力按产生的原因和特性一般分为取向力、诱导力、色散力. <1>. 取向力存在于__________________________________之间;<2>. 诱导力存在于___________________________________之间。
无机化学(人卫版)分子结构
NaBr
1 1 95 195 733 747 <2.5
NaI
1 1 95 216 683 662 <2.5
MgO
2 2 65 140 4147 2800 5.5
CaO
2 2 99 140 3557 2576 4.5
SrO
2 2 113 140 3360 2430 3.5
BaO
2 2 135 140 3091 1923 3.3
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健。
2.价键理论基本要点与共价键的特点
价键理论基本要点： •自旋方向相反的未成对价电子相互配对；
•原子轨道重叠最大。
共价键的特点：
•饱和性 H Cl HOH NN
•向性
(2)原子轨道最大重叠原理 成键电子的电子云重叠的越多，核间电子云 密度越大，形成的共价键越牢固
键长 l/pm
74 154 134 120 145 110 109 96
键
能
E/(kJ·mol-1)
436
346
602
835
159
946
414
464
③键角
是分子中键与键之间的夹角。键角和键 长是反映分子空间构型的重要参数，它们 均可通过实验测知。
Cl 124o21'
111o18' C = O Cl V形结构
Li+ <Na+<K+<Rb+ < Cs+
§10.2 共价键
10.2.1 价键理论 10.2.2 杂化轨道理论 10.2.3 价层电子对互斥理论
10.2.1 价键理论
初中物理北师大版九年级全册《第十章第二节内能》课件
2．分子运动的快慢与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈， 扩散越快。
• 一：填空题 • 1、“墙内开花墙外香”主要涉及的物理知识是气体扩散。 • 2、扩散现象既可以在 气体间产生，也可以在液体 中产生，还能够
在固体中产生。 • 3、当红墨水分别滴入热水和冷水中时，可以发现热水变色比冷
保持物质本来性质不变的最小微粒叫做分子 分子体积是不是很小？ 看见的碎玻璃是不是玻璃分子？
分子体积很小，每个分子直径大约是10-10m，1cm3的空气中大约有 2.7×1019个分子，现在大型计算机每秒100亿次，如果人数数的速度也 到达每秒100亿次，要想数完需要80年。
2. 分子在不停息的做无规则运动
• 5、物体中大量分子做热运动的速度，跟下列因素有关的是（ A ） • A、物体温度的高低 • B、物体运动速度的大小 • C、物体密度的大小 • D、物体机械能的大小
6、铁棒很难被紧缩，也很难被拉伸，原因是（ D ） A、分子间的距离小 B、固体分子不能做无规则运动 C、分子间存在相互作用的引力 D、分子间同时存在相互作用的斥力和引力
北师大版 物理 九年级
内能
教学课件
学习目标
一、物质结构的基本图像 二、固体、液体、气体的分子结构 三、物体的内能
情境导入
蜜蜂怎么寻找花蜜的？ 打开一瓶香水，一会 满屋生香，为什么？
一. 物质结构的基本图像
1.物质是有大量分子组成的；
如果把杯子打破，碎片还是玻璃。 经过多次分割，甚至碾成粉末，颗粒越分越 小，如果不断得分下去，有没有一个限度呢？
分子间既有引力又有斥力， 就像被弹簧连着的小球。
分子间存在相互作用的引力和斥力示意图。
大学课程共价键资料
sp3d 杂化轨道的取向 基态 P 的外层电子组态为 3s23p3 , 在形成 PF5 时 , 在 F 的影响下 , P 用一个 3s 轨道、三个 3p轨 道和一个 3d 轨道进行 sp3d 杂化 , 形成五个杂化轨 道 , 每个杂化轨道中都各有一个未成对电子 。P 用 五个杂化轨道分别与五个F 中含有未成对电子的 2p 轨道重叠 , 形成五个。键 。 由于 P 提供的五个杂化 轨道的构型为三角双锥形 , 因此 PF5 的几何构型为 三角双锥形。
（二） π键
原子轨道垂直于键轴以 “肩并肩 ” 方式重叠 所形成的共价化学键称为π键 。形成π键时 , 原 子轨道的重叠部分对等地分布在包括 键轴在 内的 平面上、下两侧 , 形状相同 , 符号相反 , 呈镜面
反对称。
从原子轨道重叠程度来看 , π键的重叠程 度比σ键的重叠程度小 , π键的键能小于σ键的 键能 , 所以π键的稳定性低于σ键 , 它是化学反 应的积极参与者。 两个原子形成共价单键时 , 原子轨道总是 沿键轴方向达到最大程度的重叠 , 所以单键都是 σ键； 形成共价双键时 , 有一个σ键和一个π键； 形成共价三键时 , 有一个σ键和两个π键 。
基态 N 的外层电子组态为 2s22p3 , 在 H 影响 下 , N 的一个 2s 轨道和三个 2p轨道进行 sp3 不等 性杂化 , 形成四个不等同的 sp3 杂化轨道 。其中三 个 sp3 成键杂化轨道的能量相等 , 每个杂化轨道含 0.226 s 轨道成分和 0.774 p轨道成分； sp3 非键 杂化中含 0.322 s轨道成分和 0.678 p轨道成分。 N 用三个各含一个未成对电子的 sp3 成键杂化轨道 分别与三个 H 的 1s 轨道重叠 , 形成三个 键 , 孤对电子则占据 s 成分较高的 sp3 非键杂化轨道。 因此 NH3 的几何构型为三角锥形。
第十章 化学键与分子结构
第十章 化学键与分子结构第一节离子键理论德国化学家科塞尔(Kossel)-----离子键理论r = r0 ，（平衡距离）吸引作用与排斥作用达到暂时平衡，V 有极小值，此时体系最稳定，表明形成离子键。
r < r0，当 r 减小时，V 急剧上升。
电子云之间的斥力急剧增加，导致势能骤然上升。
离子键的特征：作用力的本质是离子间的静电作用离子键没有方向性离子键没有饱和性离子键的形成条件第二节共价键理论路易斯(G.N. Lewis)-----共价键理论一、价键理论（一）氢分子的形成（二）价键理论的基本要点（valence bond theory, VB法）（1）两个原子相互接近时，自旋方向相反的未成对电子可以配对形成共价键。
（2）电子配对时原子轨道重叠得越多，所形成的共价键越牢固，放出的能量就越多，形成的化学键就越稳定，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。
（三）共价键的特征：共价键有方向性共价键有饱和性（四）共价键的类型σ键按原子轨道重叠方式π键（1）σ键2. π键ZZ++Xπ键特点：1. π键较易断开，化学活泼性强。
2. 一般它是与σ键共存于具有双键或叁键的分子中。
3. 由于π键的存在，原子不可绕σ键转动。
正常共价键 按电子对来源配位共价键基态C原子最外层电子构型：三、杂化轨道理论（一）杂化理论的基本要点原子在形成分子时，由于原子间相互作用的影响，杂化：若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种重新组合的过程称为杂化。
杂化轨道：所形成的新的原子轨道称为杂化轨道。
基本要点：1. 只有能量相近的原子轨道才能进行杂化；杂化只有在形成分子的过程中才会发生；常见的杂化方式有ns-np杂化、ns-np-nd杂化、(n-1)d-ns-np杂化。
2. 杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理。
3. 杂化轨道的成键能力比原来未杂化的轨道的成键能力强，形成的化学键的键能大。
分子结构
C的激发态
与H 成键
CH4正四面体构型
键角为90°
s-s
1个C-H
s-p
3个C-H
C—H (s-s) ≠ C—H (s-p)
杂化轨道理论
价键理论 说明了 共价键的形成 解释了 无法解释
共价键的方向性和饱和性
H2O中O-H键角104045’
CH4为正四面体结构
在此基础 1931年 Pauling 等人 提出了杂化轨道理论
第十章 共价键与分子间力
分子的性质（由分子的内部结构决定）
物质的性质
分子间的作用力
分子结构
(1)原子是如何结合形成分子？ 化学键（共价键） (2)原子的排列顺序 空间构型
化学键
( chemical bond )
■
定义：分子或晶体中相邻两原子或
离子间的强烈作用力
■
类型：
化学键
( chemical bond )
现代价键理论
四、键参数（bond parameter)
表征化学键性质的物理量
键参数
键能
(bond energy)
键的极性
(bond polar)
键长
(bond length)
键角
(bond angle)
现代价键理论
四、键参数（bond parameter)
(一) 键能E——化学键的平均离解能D 键能愈大，键愈牢固。
二、现代价键理论
（一）、量子力学对氢分子形成的研究
■量子力学对氢分子系统的处理表明：氢气分 子的形成是两个氢原子1S轨道重叠的结果，只 有两个氢原子的单电子自旋相反时，两个1S轨 道才会有效重叠，形成共价键。
二、现代价键理论
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1. 2.
3.
二、现 代 价 键 理 论
第二节
Байду номын сангаас三．共价键的类型
共价键
σ键
•
按成键重叠方式：
π键
正常共价键
• 按电子对来源： 配位共价键
二、价键(valence bond)理论
第二节
共价键
1. σ 键和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、spx 和px-px 轨道重叠。
二、价键(valence bond)理论
(三)共价键的类型
σs-s σp-p σs-p
第二节
1. σ 键和π 键 σ 键：例
共价键
第二节
共价键
1. σ 键和π 键 π 键：互相平行的py或pz轨道则以“肩并肩” 方式
进行重叠，的重叠部分垂直于键轴并呈镜面反 对称。
第二节
1. σ 键和π 键 σ 键特点：
全国高等医药教材建设研究会 材
卫生部“十一五”规划教
无机
第十章 分子结构
第十章
分子结构
• 化学键(chemical bond)：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 chemical bond 共价键(配位键)
金属键
第十章
分子结构
§10-1 离子键
第十章
分子结构
2.晶格能的应用： 1）. 可以比较离子键的强度和晶体的稳定性。 晶格能越大，晶体的熔点越高，硬度越大， 热膨胀系数越小。压缩系数越小。 2）. 由于离子化合物中存在一定的共价成分，实 验晶格能往往比理论计算值大，实验值比计 算值大的越多，说明化合物中存在更多的共 价成分。
三、离子的特征
三、 杂化轨道理论
• sp2杂化
三、 杂化轨道理论
(二)举例说明杂化轨道的类型 2、sp2杂化
BCl3分子的形成
↑↓ ↑
B：1s22s22p1
激发
↑
↑
↑
sp2杂化
BCl3分子的形成
B：1s22s22p1 Cl：1s22s22p63s23p5
↑↓ ↑↓ ↑
sp2杂化轨道夹角：120° 分子平面构型：三角形
•
• •
共价键
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。 一般地，p-p重叠形成σ键（记为σp-p）比 s-s重叠形成σ键（记为σs-s）牢固。
第二节
(三)共价键的类型
共价键
πp-d
πp-p
第二节
1. σ 键和π 键 π 键：例
HBr
HI NO CO
第二节
2.
共价键
键长（bond length） ——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
第二节
共价键
3. 键角（bond angle）——分子中 同一原子形成的两个化学键间的夹角
第二节
共价键
三、 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 （hybrid orbital theory）。 • 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。
第二节
3. Lewis学说的局限性
共价键
初步解释了离子键和共价键的区别，没揭示 共价键的本质；八隅体规则例外情况较多，如BF3， BeF2, PCl5,都没满足8电子结构。但他的电子对 成健概念为现代价键理论奠定了基础。
第二节
共价键的本质
一．氢分子的形成
共价键
1926年 Heitler 和 London 用量子力学 研究氢分子的形成，解释共价键的本质
第十章
分子结构
同一周期主族元素正离子半径随离子电荷数增
大而依次减小。rNa+ > rMg2+ > rAl3+ 周期表中，每个元素与其邻近的右下角或左上 角元素离子半径接近。即对角线规则。 rLi+ rMg2+ ; rSc3+ rZr4+ ; rNa+
rCa2+
第二节
共价键(covalent
共价键
键能（bond energy）——从能量因素来衡量 共价键强度的物理量 双原子分子的键能(E)就等于分子的解离能(D)。 在100kPa和298.15K下，将1摩尔理想气态分 子AB解离为理想气态的A、B原子所需要的能量， 称为AB的解离能，单位为 kJ· -1。 mol 例如，对于H2分子 H2(g)→2H(g) E(H—H)＝D(H—H)＝436kJ· -1 mol
一、离子键的特点 1.离子键的本质是库仑静电作用力 f = q+q-/R2 q+、q-为离子所带电荷, R为离子间距离。 离子键强度是用晶格能来描述的。 2.离子键的特点：既无方向性，也无饱和性 离子化合物是由正负离子通过离子键相互交 替连结而成的晶体结构。
第十章
分子结构
3.
离子键的离子性与元素的电负性差有关。 两元素的电负性差 x判断键的性质 二、离子键的强度与玻恩- 哈伯 （Born - Haber) 循环 1. 晶格能U: 相互远离的气态正离子和负离子结合成 1mol离子晶体时所释放的能量的绝对值。 或1mol离子晶体解离成自由气态离子时所吸收的能量的 绝对值。
第十章
分子结构
3. 离子半径： (1) 离子半径：根据晶体中相邻正负离子间的核间 距(d)测出的。d = r+ + r- （有效离子半径） (2) 离子半径变化规律： p198 具有同一电子结构的正负离子中，负离子半径 一般比正离子半径大。rNa+= 98pm, rF- = 133pm 同一元素不同价态的正离子，电荷数越少的离 子半径越大。rFe2+> rFe3+ 同一主族，从上到下，电荷数相同的离子半径 依次增大。
举例 * *
* *
* * **
Cl
* *
Cl
* *
* *
*N * * * * * * *
N* *
Cl—Cl
N≡N
二、现 代 价 键 理 论
(二) 基本假说
（2）成键电子的原子轨道重叠越多，形 成的共价键越牢固。
二、现 代 价 键 理 论
现代价键理论（valence bond theory,VB法）特点 两个原子自旋相反的单电子配对，原子轨道重叠， 核间电子云密集，系统能量降低，形成稳定的共价 键。 原子中单电子才能配对。所以每个原子形成共价键 的数目等于单电子数目。这就是共价键的饱和性。 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、现代价键理论
(一)氢分子的共价键理论
能 量
排斥态
↑
0
↑
基态
↑
↓
D Ro 核间距
二、现 代 价 键 理 论
• 两氢原子靠近，原子轨道重叠，核间电子云密 度增大，系统能量降低，核间距 达74 pm时形 成稳定共价键。 两个氢原子的电子自旋相反，轨道才能重叠成 键，称为氢分子的基态(ground state)。电子 自旋方向相同时，轨道重叠部分的波函数ψ值 相减，互相抵消，核间电子的概率密度几乎为 零，称为氢分子的排斥态(repulsion state)。 共价键的本质是电性的，是两核间的电子云密 集区对两核的吸引力。
•
•
二、现 代 价 键 理 论
二、现 代 价 键 理 论
(二) 基本假说
（1）如果A原子和B原子各有一个未 成对电子而且自旋方向相反，就可以在这 两个原子之间互相配对形成一个共价单键。 如果A原子和B原子各有两个或三个未成对 电子，则可以两两配对形成共价双键或三 键。
二、现 代 价 键 理 论
第二节
②
共价键
对于多原子分子，键能和解离能不同。例如， H2O分子中有两个等价的O-H键， H2O(g)OH(g)+H(g) ΔH1=502kJ· -1 mol OH(g)O(g)+H(g) ΔH2=423.7kJ· -1 mol E(O-H)= 463kJ· -1 mol
③
同一种共价键在不同的多原子分子中的键能虽 有差别，但差别不大。我们可用不同分子中同 一种键能的平均值即平均键能作为该键的键能。 一般键能愈大，键愈牢固。
•
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。
第二节