(完整word)化学键理论简介-发展
分子结构-化学键理论概述
共价键的本质——从上面分析可知， 共价键依然是电性的，本质是轨道重 叠和电子共用，但这时是共用电子形 成的负电区域的引力，而不是库仑静 电引力。
11-2-3 现代价键理论（电子配对法） 的要点
1 共价键的形成
鲍林等人将海特勒－伦敦氢分子方法推 广到其他复杂分子系统中，认为共价键的形 成必须符合以下原理：
11-1 离子键理论
11-1-1 离子键的形成
1916年德国化学家柯塞尔（科塞尔） 根据稀有气体具有稳定结构的事实提 出了离子键理论。
离子键的形成机制
稳定倾向——活泼金属原子和活泼非金属原子接近 时，都有达到稳定稀有气体结构的倾向。
电子转移——这时活泼金属原子易失去价电子，成 为带正电荷的正离子 (阳离子)；活泼非金属原子易 得到相应电子，成为带负电荷的负离子 (阴离子)， 即电子转移。一旦形成正负离子，两者继续靠近时 电子结构变化不大。
d ＝ r+＋r就可以得到其他离子的半径。
离子半径（pm）
离子半径变化规律
同主族上下同电荷离子半径增加； 同周期中，正离子电荷越高越小， 负离子电荷越高越大。
同元素：正离子＜原子＜负离子。
对性质的影响——离子半径越小，引力 越大，熔点和沸点越高（限于典型的离 子晶体）。同时影响化学性质，如I-、 Br -、Cl -、 F-的还原性依次降低。
计算——晶格能难以直接测量，可应 用玻恩-哈勃循环间接测量得到（实际
得到的是ΔH，但和ΔU相差不大，因此忽略 了差别 ）。
玻恩-哈勃循环（重要） Q Na ( s ) + 1/2 F2 ( g )
S
D/2
Na ( g )
F (g)
I
E
NaF ( s ) U0
第七章 化学键理论概述
3
BF CH BeCl 3 4 2 实例 HgCl2 BCl3 SiCl4 Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si 中心原子 Hg(ⅡB) (ⅣA)
PH3 N,P
(ⅤA)
NH 3
H2O H2S O,S
(ⅥA)
（5）sp3d2杂化
定义：同一原子内，由1个ns轨道与3个np轨道、 2个nd轨道间发生的杂化叫sp3d2杂化。杂化后形成 的6个新轨道叫sp3d2杂化轨道。 特点：每个sp3d2杂化轨道中含有1/6s成分和 3/6的p成分、2/6的d成分。
2.杂化轨道类型与分子的空间构型 ①sp杂化
由1个ns轨道和1个np轨道进行杂化，组成2个等同的sp杂化轨道。
每个sp杂化轨道中含1/2 s成分和1/2 p的成分。 两个sp杂化轨道之间夹角为180°，分子空间构型为直线型。
BeCl2分子形成过程
②sp2杂化
1个ns轨道和2个np轨道经杂化组成3个等同的sp2杂化轨道。
第七章
分子结构
离子键理论 化学键理论 共价键理论 金属键理论
§7 - 1 离子键理论
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 /r
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。
Na(s) + 1/2F2(g) S Na(g) I 1/2D F(g) A
ΔH
NaF(s)
U
Na+(g)
+ F－(g)
式中 S为 Na 的升华热 (108.8 kJ· mol － 1) ， I 为 Na 的电离势（ 495.8 kJ· mol － 1) ， D 为 F 的 键 能 (141.8 kJ· mol － 1 ） ， A 为 F 的 电 子 亲 合 势 (-328.0 2 kJ· mol－1)，ΔH为NaF的生成焓(-573.65 kJ· mol－1)，U为NaF的晶格能。
参考文献化学键
参考文献：化学键化学键的概念是在总结长期实践经验的基础上建立和发展起来的，用来概括观察到的大量化学事实，特别是用来说明原子为何以一定的比例结合成具有确定几何形状的、相对稳定和相对独立的、性质与其组成原子完全不同的分子。
开始时，人们在相互结合的两个原子之间画一根短线作为化学键的符号；电子发现以后，1916年G.N.路易斯提出通过填满电子稳定壳层形成离子和离子键或者通过两个原子共有一对电子形成共价键的概念，建立化学键的电子理论。
量子理论建立以后，1927年 W.H.海特勒和F.W.伦敦通过氢分子的量子力学处理，说明了氢分子稳定存在的原因，原则上阐明了化学键的本质。
通过以后许多人，特别是L.C.鲍林和R.S.马利肯的工作，化学键的理论解释已日趋完善。
化学键在本质上是电性的，原子在形成分子时，外层电子发生了重新分布（转移、共用、偏移等），从而产生了正、负电性间的强烈作用力。
但这种电性作用的方式和程度有所不同，所以又可将化学键分为离子键、共价键和金属键等。
一、定义是指分子内或晶体内相邻两个或多个原子（或离子）间强烈的相互作用力的统称。
高中定义：使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。
所有物质都是由原子，分子，离子构成的。
在水分子H2O中2个氢原子和1个氧原子就是通过化学键结合成水分子。
化学键有3种极限类型，即离子键、共价键、金属键。
离子键是由带异性电荷的离子产生的相互吸引作用，例如氯和钠以离子键结合成氯化钠。
共价键是两个或两个以上原子通过共用电子对产生的吸引作用，典型的共价键是两个原子借吸引一对成键电子而形成的。
例如，两个氢核同时吸引一对电子，形成稳定的氢分子。
金属键则是使金属原子结合在一起的相互作用，可以看成是高度离域的共价键。
二、分类（一）离子键1、离子键是由正负离子之间通过静电引力吸引而形成的，正负离子为球形或者近似球形，电荷球形对称分布，那么离子键就可以在各个方向上发生静电作用，因此是没有方向性的。
第一章(化学键)
第二节 共价键理论
现代的价键理论(Valence Bond Theory)VB
共价键的类型 键和键
2s N
y z x
2p N N N2
π σ
z
y
π N
y
z
N π
π
第二节 共价键理论
现代的价键理论(Valence Bond Theory)VB 键：沿着轨道对称轴方向的重叠形成的共价键。 键：沿着轨道对称轴平行方向的重叠形成的共价键
激发 2px 2py 2pz
C
1s 2s
H C H H
激发态
1s
sp3
杂化
E=s/4+3p/4
夹角：109028‘
杂化轨道的类型 sp3杂化 AY4的分子的中心原子A都采取sp3杂化类型。 例如，CH4、CCl4、NH4+、CH3Cl、NH3、H2O等。 与中心原子键合的是同一种原子，分子呈高 度对称的正四面体构型，其中的4个sp3杂化轨道 自然没有差别，这种杂化类型叫做等性杂化。 中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的s 轨道，如CH3Cl中C-H键和C-Cl键的键长、键能 都不相同，显然有差别，4个s键的键角也有差别， 又如NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用 于s键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有 差别，叫做不等性杂化。
激发
杂化
2s1 2px12py12pz1 激发态
2s2 2px12py12pz0 基态
sp
2py12pz1
sp
E=s/2+p/2
夹角：1800
碳原子的杂化类型总结
109o28/
120
o
180o
Csp3
《化学键教案》word版
《化学键教案》word版第一章：化学键的基本概念1.1 化学键的定义解释化学键的概念强调化学键在化学反应中的重要性1.2 化学键的类型离子键共价键金属键氢键1.3 化学键的形成与断裂离子键的形成与断裂共价键的形成与断裂金属键的形成与断裂氢键的形成与断裂第二章：离子键2.1 离子键的形成解释离子键的形成过程强调离子键形成的条件2.2 离子键的特性电荷的吸引作用离子的排列与结构2.3 离子化合物的主要类型强电解质弱电解质不电解质第三章：共价键3.1 共价键的形成解释共价键的形成过程强调共价键形成的条件3.2 σ键和π键解释σ键和π键的概念强调它们在共价键中的作用3.3 杂化轨道解释杂化轨道的概念强调杂化轨道在共价键中的重要性第四章：金属键4.1 金属键的形成解释金属键的形成过程强调金属键形成的条件4.2 金属键的特性自由电子的概念金属离子的排列与结构4.3 金属的物理性质导电性导热性延展性第五章：氢键5.1 氢键的形成解释氢键的形成过程强调氢键形成的条件5.2 氢键的特性电负性差异的作用氢键的强度与稳定性氢键对分子结构的影响5.3 氢键在生物分子中的应用水分子的氢键结构蛋白质中的氢键作用核酸中的氢键作用第六章：化学键的极性与分子的极性6.1 化学键的极性解释化学键极性的概念强调电负性差异对化学键极性的影响6.2 分子的极性解释分子极性的概念强调分子结构对分子极性的影响6.3 极性分子和非极性分子的性质极性分子的溶解性极性分子的熔点和沸点非极性分子的熔点和沸点第七章：化学键的键长和键能7.1 化学键的键长解释化学键键长的概念强调原子半径对化学键键长的影响7.2 化学键的键能解释化学键键能的概念强调化学反应中键能的变化7.3 键长和键能的关系键长和键能的负相关性键长和键能对化学反应的影响第八章：化学键的极化8.1 化学键极化的概念解释化学键极化的概念强调电负性差异对化学键极化的影响8.2 化学键极化的类型永久极化瞬时极化取向极化8.3 化学键极化对分子性质的影响极化分子的偶极矩极化分子的熔点和沸点极化分子的溶解性第九章：分子轨道理论9.1 分子轨道的概念解释分子轨道的概念强调原子轨道线性组合形成分子轨道9.2 分子轨道的类型σ轨道π轨道σ轨道π轨道9.3 分子轨道在化学键形成中的应用σ键的形成π键的形成分子轨道对称性对化学键性质的影响第十章：化学键的振动和转动能10.1 化学键振动的类型正常振动反常振动10.2 化学键振动频率与分子性质的关系振动频率与分子熔点和沸点的关系振动频率与分子极性的关系10.3 化学键转动能的概念解释化学键转动能的概念强调转动能对分子性质的影响第十一章：化学键的近似能级和量子力学11.1 化学键能级概念解释化学键能级概念强调量子力学在化学键能级计算中的应用11.2 近似能级的方法分子轨道理论密度泛函理论蒙特卡罗方法11.3 化学键能级对分子性质的影响能级分布与分子化学键的稳定性能级分布与分子的反应活性第十二章：化学键的电子云和杂化12.1 化学键电子云的概念解释化学键电子云的概念强调电子云在化学键形成和断裂中的作用12.2 杂化轨道的概念解释杂化轨道的概念强调杂化轨道在化学键形成和分子结构中的重要性12.3 杂化类型及其在分子中的应用sp杂化sp^2杂化sp^3杂化其他杂化类型第十三章：化学键的极化与分子间作用力13.1 化学键极化对分子性质的影响极化分子偶极矩的变化极化分子的溶解性和反应活性13.2 分子间作用力的概念解释分子间作用力的概念强调分子间作用力在物理性质和化学反应中的作用13.3 分子间作用力的类型范德华力氢键离子-偶极相互作用第十四章：化学键的断裂和形成14.1 化学键断裂的条件解释化学键断裂的条件强调能量变化对化学键断裂的影响14.2 化学键形成的过程解释化学键形成的过程强调成键原子之间的电子重排14.3 化学键断裂和形成在反应中的应用化学反应中的键断裂和形成反应机理和反应速率第十五章：总结与展望15.1 化学键的主要概念和性质总结化学键的基本概念和性质强调化学键在化学科学中的核心地位15.2 化学键研究的发展趋势解释化学键研究的最新进展强调未来化学键研究的挑战和发展方向15.3 化学键教学的实践与思考总结化学键教学的重点和难点强调教学方法和策略的选择与实施重点和难点解析本文主要介绍了化学键的基本概念、类型、形成与断裂、极性、键长和键能、振动和转动能、近似能级和量子力学、电子云和杂化、极化与分子间作用力、断裂和形成等内容。
第2章 配合物的化学键理论
斥。即把它们看作是离子键或离子-偶极子的静电作用。
考虑了带负电的配体对中心离子最外层的电子的
排斥作用，把配体对中心离子产生的静电场叫作晶体
场。Bethe等所提出的晶体场理论(CFT-Crystal Field Theory)．
3d
CNdsp2
ห้องสมุดไป่ตู้
[Fe(CO)5] —— 三角双锥体(dsp3杂化)
3d 4s 4p
Fe价层电子结构为
CO
[Fe(CO)5]
3d dsp3
[CoF6]3-—— 正八面体(sp3d2杂化)
Co3+价层电子结构为
3d 3d 4s 4p 4d
Fsp3d2
[CoF6]3-
[Co(CN)6]3- —— 正八面体
M : L
形成体 杂化轨道类型
价层电子构型
配合物的几何构型和配位键的键型
1、中心原子M和配体之间的是由M提供空轨道，L提供孤电子对形
成配位键而结合。配位键有σ配键、π配键。 2、中心原子（或离子）提供的空轨道在配体（L）作用下进行杂 化，价层原子轨道用空的杂化轨道接受配体提供的孤对电子， 亦即形成体的杂化轨道与配位原子的某个孤对电子原子轨道相 互重叠，形成配位键。以σ配位键（M←:L）的方式结合。 杂化轨道的类型决定了配离子的空间构型、配位键型和稳 定性。如:sp（直线）、sp2（平面三角）、sp3（正四面体）、 dsp2（平面正方）、dsp3（三角双锥）、d2sp2（d4s，四方锥）、 d2sp3（sp3d2，八面体） 3、中心原子由(n-1)d nsnp轨道杂化而形成的配合物称内轨型配合 物；而由nsnpnd轨道杂化而形成的配合物称外轨型化合物，内 轨型配合物稳定性大于外轨型化合物。 4、高自旋和低自旋配合物。(1).与自由离子比较，形成配合物 后，体系成单电子数未变，而磁矩(μ)未变，称为高自旋配合 物，一般为外轨型配合物，是主量子数相同的价轨道杂化成键。 (2).与自由离子比较，形成配合物后，成单电子数减小，磁矩 (μ)变小，称为低自旋配合物，即(n-1)d轨道参与杂化成键。
量子力学论述化学键理论
目录摘要 (1)关键词 (1)1、化学键理论的发展 (1)1.1 几个先驱理论的回顾 (1)1.2 离子键理论的确立 (2)1.3 共价电子理论的诞生 (2)2、化学键理论 (3)2.1 价键理论(VBT) (3)2.2分子轨道理论(MOT) (4)2.3 配位场理论(LFT)与晶体场理论(CFT) (6)3、化学键理论的应用 (6)3.1价键理论的应用 (6)3.2分子轨道理论的应用 (7)3.2.1 推测分子的存在和阐明分子的结构 (7)3.2.2 HMO法处理共轭分子 (8)3.3配位场理论(LFT)与晶体场理论(CFT) (9)4、总结 (10)参考文献 (10)量子力学论述化学键理论摘要建立在量子力学基础上的现代化学键理论的建立和发展，日益揭示出关于原子或原子团结合形成分子的机理，大大丰富了人类对原子－分子层次上的物质组成和物质结构的知识，加深了人们对物质及其运动规律的认识。
其主要有:价键理论、分子轨道理论、配位场理论。
本文主要通过化学键理论的发展历史，详细介绍三个理论与量子力学的融合及其综合应用。
关键词量子力学化学键理论价键理论分子轨道理论1、化学键理论的发展1.1 几个先驱理论的回顾现代化学键理论是建立在19世纪经典结构学说的基础之上，特别是以下几个里程碑值得一提。
1812年瑞典的贝采里乌斯提出了电化二元学说。
1852年英国的弗兰克兰提出了原子价的概念。
1858年德国的凯库勒提出了碳的四价和碳原子间相互成键的学说。
1861年俄国的布特列洛夫提出了化学结构的概念。
1874年荷兰的范霍夫和法国的勒贝尔分别提出了碳原子的4个价键指向四面体顶点的假设。
1893年瑞士的维尔纳在此基础上由于发展了无机配合物的立体化学理论从而荣获1913年诺贝尔化学奖。
化学大师的卓越工作是现代化学键理论的起点。
1.2 离子键理论的确立1887年，提出溶液电离理论的瑞典化学家阿伦尼乌斯认为食盐溶解于水中能离解成大量的钠离子和氯离，溶解前仍然是NaCI分子。
配合物化学键理论
强场：o > P 弱场：o < P
d5 型
强场o > P
弱场o < P
（4） 影响CFSE的因素 ① d电子数目； ② 配位体的强弱； ③ 晶体场的类型
表1 过渡金属络离子的稳定化能(CFSE)
弱场CFSE/Dq
dn d0 离子 Ca2+，Sc3+ 正方型 0 正八面体 0 正四面 体 0 正方型 0
中心离子用外层(n-1)d，ns，np杂化轨道与电负性 较小的配位原子，如CN-、NO2-等形成内轨型配合 物。例如[Fe(CN)6]3-配离子，Fe采用d2sp3内轨型 杂化轨道，配合物的键能大，稳定，在水中不易 离解。
(3)内、外轨型配合物的测定---磁矩
由磁矩可判断内轨或外轨型配合物
s n—分子中未成对电子数
z
y
x
x
dz2
y z
dx2-y2
z
x
x
y
dxy
dxz
dyz
1.分裂能 （1）分裂能与配合物几何构型的关系
八面体型的配合物
在八面体型的配合物中，6个配位体分别占据八 面体的6个顶点，由此产生的静电场叫做八面体场。
(1)八面体场
八面体场中d轨道能级分裂
dz2 dx2-y2 eg 3 5 Δo =6Dq Δ o =10Dq 2 5 Δ o = 4Dq t2g dxy dxz dyz
[CrCl6]313600
[MoCl6]319200
分裂能与配位体的关系：光谱化学序列
[CoF6]3- [Co(H2O)6]3+ [Co(NH3)6]3+ o/cm-1 13000 18600 22900 [Co(CN)6]334000
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(完整word)化学键理论简介-发展
化学键理论
价键理论valence-bond theory，一种获得分子薛定谔方程近似解的处理方法。又称电子配对法。历史上最
早发展起来的化学键理论.主要描述分子中的共价键和共价结合,其核心思想是电子配对形成定域化学键。
杂化轨道理论(hybrid orbital theory)是1931年由莱纳斯·鲍林（Pauling L）等人在价键理论的基础上
提出的.虽然它实质上仍属于现代价键理论,但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价
键理论。
分子轨道理论（MO理论）是处理双原子分子及多原子分子结构的一种有效的近似方法，是化学键理论的重要
内容。它与价键理论不同,后者着重于用原子轨道的重组杂化成键来理解化学，而前者则注重于分子轨道的
认知，即认为分子中的电子围绕整个分子运动。1932年，美国化学家 Mulliken RS和德国化学家Hund F 提
出了一种新的共价键理论——分子轨道理论(molecular orbital theory），即MO法。该理论注意了分子的
整体性，因此较好地说明了多原子分子的结构。目前，该理论在现代共价键理论中占有很重要的地位.
晶体场理论是研究过渡族元素(络合物）化学键的理论。它在静电理论的基础上，结合量子力学和群论(研究
物质对称的理论）的一些观点，来解释过渡族元素和镧系元素的物理和化学性质，着重研究配位体对中心离
子的d轨道和f轨道的影响。
配位场理论是晶体场理论的发展,它的实质是配位化合物的分子轨道理论.在处理配位体所产生的电场作用
下的中心金属原子轨道能级变化时，以分子轨道理论方法为主，采用类似的原子轨道线性组合等数学方法，
根据配位体场的对称性进行简化,并吸收晶体场理论的成果，阐明配位化合物的结构和性质。（有三种理论
用于说明和解释配合物的结构和性能：价键理论、晶体场理论和分子轨道理论。）
化学键理论的发展
世界上元素只有100 多种，但目前已知化合物已超过1 000 万种了。元素是怎样形成化合物的，这是化学
家共同关心的问题。
最早化学家假设原子和原子之间是用一个神秘的钩钩住的,这种设想至今仍留下痕迹，化学键的“键”字就
有钩的意思.
1916年，德国科学家柯塞尔考察大量的事实后得出结论：任何元素的原子都要使最外层满足8 电子稳
定结构。柯塞尔的理论能解释许多离子化合物的形成,但无法解释非离子型化合物。1923 年，美国化学家路
易斯发展了柯塞尔的理论，提出共价键的电子理论：两种元素的原子可以相互共用一对或多对电子，以便达
到稀有气体原子的电子结构,这样形成的化学健叫做共价健.
柯塞尔和路易斯的理论常叫原子价电子理论.它只能定性地描述分子的形成，化学家更需要对化学键做
定量阐述。
1927 年，海特勒和伦敦用量子力学处理氢分子，用近似方法计算出氢分子体系的波函数和能量获得成功，
这是用量子力学解决共价键问题的首例。1930 年，鲍林更提出原子成键的杂化理论（杂化轨道理论)。1932
年,洪德把单键、多键分成δ和∏键两类。δ健是指在沿着连接两个原子核的直线(对称轴)上电子云有最大
重叠的共价键,这种键比较稳定。∏键是指沿电子云垂直于这条直线方向上结合而成的键,这种键比较活泼.
这就使价键理论进一步系统化,使经典的化合价和化学键有机地结合在一起了。
由于上述的价键理论对共扼分子、氧气分子的顺磁性等事实不能有效解释,因此本世纪30 年代后又产生
一种新的理论——分子轨道理论.
分子轨道理论在1932 年首先由美国化学家马利肯提出.他用的方法跟经典化学相距很远，一时不被化学界接
受,后经密立根、洪德、休克尔、伦纳德等人努力，使分子轨道理论得到充实和完善.它把分子看作一个整体,
原子化合成分子时,由原子轨道组合成分子轨道，原子的电子属于分子整体。分子轨道就是电子云占据的空
间，它们可相互重叠成键。20 世纪30 年代后，美国化学家詹姆斯又使分子轨道理论计算程序化，能方便地
用计算机处理,这便使分子轨道理论价值大大提高．接着美国化学家伍德沃德、霍夫曼发现分子轨道对称守
(完整word)化学键理论简介-发展
恒原理和福田谦一等创立前沿轨道理论,使分子轨道理论大大地向前推进一步.
现代化学键理论已不只对若干化学现象作解释，而且已指导应用，如在寻找半导体材料、抗癌药物等方面起
着关键性的作用。同时在20 世纪90 年代，现代价键理论已进入生命微观世界,从理论上认识酶、蛋白质、
核酸等生命物质，从而进一步揭开生命的秘密。此外,近年来现代价键理论向动态发展，如化学反应进行中
电子的变化情况，如何定量描述等.
总之，化学家时化学键的认识，从定性到定量，从简单到复杂，可以说是步步深入，估计本世纪中叶还
有新的突破。