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1、基础化学课件ch10共价键和 与分子间作用力 第十章共价键与分子间作用力学习要求1.共价键的本质、特征和类型现代价键理论2.分子构型分子中各个原子相连接的顺序和空间排布杂化轨道理论3.分子间作用力分子之间弱的相互作用力经典的共价键理论路易斯(G.N.Lewis)学说简介共价键是由成键原子双方各自提供外层未成对电子，组成共用电子对所形成的。 形成共价键之后，成键原子一般达到稀有气体原子的电子构型，(八隅体规则)H?+?Cl H Cl HClHCl N+N N N N2NNH2O2N2NH3OH-CH4HH OO:NN:OH:-CHHHH NHHH:经典的共价键理论的成败缺陷 1、不能解释两个均带
2、负电的电子，为何不互斥却互相配对？ 2、不能说明共价键的方向性。 3、也不能解释一些共价分子的中心原子最外层电子数少于8(BF3)或多于8(PCl5)仍稳定存在。 成功之处揭示了共价键与离子键的区别，解释了共价键的饱和性。 一、氢分子的形成和共价键的本质?1S+?1S?1S-?1S共价键的本质:原子轨道重叠，电子云密集区吸引两核不是所有H原子都能形成H2，前提 二、现代价键理论要点2.(饱和性)这个单电子配对成键后，不能再和别的原子中未成对电子配对，即形成共价键的数目受原子中单电子数目所限。 （电子）1.(条件)有单电子（1个轨道只有1个未成对电子）、自旋方向相反例H有1个电子，N外层有3个单
3、电子，1个N能能和和3个H形成NH3例O有几个单电子？有没有H3O分子？如写成H3O错在哪里？、饱和性、方向性（轨道重叠）?键是以“肩并肩”方式重叠，沿键轴平面呈镜面反对称（平面上下形状相等符号相反）分布O2+2.?键两轨道沿键轴方向以“肩并肩”在键轴两侧平行同号重叠所形成的共价键x N2分子中的键和键示意图键键重叠轨道s-s、s-p x、p x-p xp y-p y、p z-p z分子实例H-H、H-Cl、Cl-ClNN重叠方式头碰头肩并肩对称性质沿键轴呈圆柱型对称垂直于键轴镜面反对称键能强度大、牢强度小于前者，活泼存在单独存在，构成骨架与键同时存在于共价双键和叁键中配位共价键(coordi
4、nate covalentbond)C O一个原子提供空轨道另一个原子提供电子对而形成的共价键H+NH3NH4+H3NAg+NH3Ag(NH3)2+注意配位键形成与正常共价键不同，但一旦形成，两者就无差别了。 （四）共价键参数键能、键长、键角、键的极性键能打破该键所需的能量。 键能越高，键越牢固，含此键的化合物越稳定。 （100600kJmol-1）键长分子中两个原子的核间距离，两个原子的键长越短，键越牢固键角分子中同一原子所形成的两个化学键间的夹角键长+键角=分子构型BeCl 2、O=C=O BF3CH4PCl5SiF6键的极性正负电荷中心重合非极性共价键(nonpolar covalent
5、bond)电负性相同的原子间H 2、O2正负电荷中心不重合极性共价键(polar covalentbond)电负性不同的原子间H2O中的HO，NH3中的HN+-极性共价键的成因由于成键原子的电负性不同，共用电子对偏向电负性大的原子一端，电子云在两核周围呈不对称分布。 离子键H-FH-ClH-BrH-I极性共价键一般来说，成键原子间电负性相差越大，键的极性越强。 第二节杂化轨道理论Hybridization orbitalTheory L.Pauling andJ.S.Slater在1931年提出的，是对价键法的补充和发展，解决分子空间构型问题CH4C1s22s22p22s22p2激发两个单电子
6、四个键也不等同2p32s1杂化sp3-s成键 一、杂化轨道理论要点1.形成分子时，同一原子内能量相近的不同类型的n个价原子轨道混合重组，重新分配能量和确定空间方向，产生n个新的原子轨道杂化轨道(hybrid orbital)，这一过程称为杂化(hybridization)。 2.杂化轨道形状不同于原纯原子轨道形状（肥大），杂化轨道成键能力更强（重叠多），故原子常先杂化后成键。 3.杂化轨道成键时，满足原子轨道最大重叠要满足空间取得最大键角杂化类型决定分子构型sp直线，sp2平面三角，sp3正四面体。 4.杂化又分为等性杂化和不等性杂化两种+180直线型分子120平面三角型109.5正四面体杂化
7、s+s+s+杂化杂化+p x+p xp y+p xp yp z三种sp型杂化sp sp2sp3（等性）sp3（不等性）参与杂化的原子轨道个个个个个个个个杂化轨道数数2个sp3个sp24个sp34个sp3(含含1或2对孤对电子)杂化轨道夹角180120109.590109.5分子构型直线平面三角正四面体三角锥，V形实例BeCl 2、C2H2BF 3、C2H4CH 4、CCl4NH3，H2O仅由s轨道和p轨道进行杂化可以形成三种杂化类型sp、sp 2、sp3sp杂化BeCl2（C2H2,CO2,HgCl2）BeCl2Be:He2s2激发实例2s2p杂化sp乙炔C2H2C:He2s22p2激发2s2
8、p杂化sp sp2杂化BF3B:He2s22p1BF3（C2H4,AlCl3,CH2=CHCH=CH2）激发杂化sp2乙烯C2H4C:He2s22p2激发杂化sp3杂化CH4,NH3,H2O,NH4+C H HHH109.5?甲烷CH4C:He2s22p24个sp3杂化轨道NH3N:He2S22P3含有孤对电子对的轨道参加杂化叫做不等性杂化三角锥形，键角107?激发杂化sp3H2O O:He2s22p4H2O分子，V字形，键角104.5?杂化练习请指出下列化合物的中心原子可能采取的杂化类型及分子构型CCl4和和CH3Cl NH3和NH4+BF3和PCl3sp3杂化、正四面体sp3杂化、变形四四
9、面体sp3不等性杂化三角锥型sp3杂化、正四面体sp2杂化、平面三角型型sp3不等性杂化、三角锥型第五节分子间的作用力化学键是决定物质化学性质的主要因素。 另外，气体在一定条件下可以凝聚成液体，甚至凝结成固体，这表明分子与分子之间还存在着某种相互吸引的作用力分子间力1.种类范德华力和氢键力2.作用决定物质的沸点、熔点、汽化热、熔解热和表面张力的大小3.范德华力的强弱只有化学键能的1/101/100的弱相互作用分子的极性非极性分子正、负电荷重心重合的分子极性分子正、负电荷重心不重合的分子判断方法双原子分子极性仅与键的极性有关非极性共价键（H 2、O 2、Cl2）非极性分子极性共价键（HCl、HF
10、）极性分子多原子分子a.与键的极性有关全部非极性共价键组成的分子（P4）非极性分子b.空间构型空间构型具有某种对称因素，抵消键的极性只有化学键键能1/101/100的弱相互作用。 1取向力极性分子间存在+-+- 二、范德华力诱导力极性分子、非极性分子与极性分子间存在在+-+-+-色散力+-+-+-+-范德华力特点1.静电引力作用能为几个几十个KJmol-12.作用范围小。 3.不具有方向性、饱和性。 4.色散力主要，诱导力最小。 极性大的分子中取向力才显著。 应用卤素只存在色散力F2Cl2Br2I2分子量增大色散力增大熔、沸点增高卤化氢存在F色散、F诱导、F取向HCl HBrHI分子量增大F诱导、F取向减小F色散增大熔、沸点增高HF不存在此规律。 原因氢键的存在三氢键（hydrogen bond）H共价键X Y氢键电负性大、原子半径小电负性大、原子半径小、外层具有孤对电子X、YF、N、O影响因素X、Y原子的电负性越大，半径越小，氢键越强。 FHFOHOOHNNHNOHClOHS特点具有方向性和饱和性类型1.分子间氢键如HF中的FHF，H2O中的OHO2.分子间氢键。 内容仅供参考
