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1、7.3 价键理论7.4 多电子原子的空间构型1. 掌握价键理论的要点、共价键的特点及 键和 键的形成、特点；2. 掌握价层电子对互斥理论和杂化轨道理论，解释简单分子的形成及分子的空间构型3. 掌握分子间作用力和氢键的形成、特点及对物质性质的影响7.3.1 共价键的要点与特点7.3 价键理论7.3.3 共价键的键型7.3.2 分子轨道理论7.3.4 共价键的键参数概述Lewis : 同种原子间及电负性相近的原子间可通过共用电子对形成分子，由共用电子对形成的化 学键为共价键 (covalent bond)-共价分子。分子中，每个原子均应具有稳定的稀有气体原子的 8 电子外层电子构型 (He 为 2
2、 电子)，分子中原子间不是通过电子的转移，而是通过共用一对或 几对电子来实现 8 电子稳定构型的。每一个共价分子都有一种稳定的结构形式，称为 Lewis 结构式。在 Lewis 结构式中，用小黑点表示电子，如：离子键理论7.3.1 共价键的本质与特点化学键：分子或晶体中相邻原子(或离子)之间 强烈的吸引作用。化学键理论：金属键理论共价键理论1. 量子力学处理H2分子的结果两个氢原子电子自旋方式相反，靠近、重叠，核间形成一个电子概率密度较大的区域。系统能量降低，形成氢分子。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
3、 (1) 价键理论基本要点： 原子有未成对价电子； 原子轨道以最大程度地重叠。 (2) 共价键的特点：b. 方向性a. 饱和性 H Cl H O H N NHF 分子中的共价键1. 什么是分子轨道：多个原子核为中心构成的多中心轨道，分子 轨道波函数也是 Schrodinger 方程的解。采取原子轨道线性组合的方法求得分子轨道的波函数。例如： A+BAB7.3.2 分子轨道理论分子轨道的贡献程度。系数，表示原子轨道对 ，反键分子轨道。成键分子轨道；原子轨道，式中：CC2. 成键三原则： 能量相近 对称性匹配 最大重叠反键分子轨道成键分子轨道原子轨道 原子轨道1s 1s*1s1s节面原子轨道与分子
4、轨 道的形状。原子轨道与分子轨 道的能量。原子轨道与分子轨道的形状2pZ,A2pZ,A2pZ,B2pZ,B原子轨道分子轨道反键成键2pZ,A2pZ,B原子轨道分 子 轨 道反键成键原子轨道与分子轨道的形状。O2 (O,F)3. 同核双原子分子第二周期同核双原子分子N2 （ B,C,N)第二周期同核双原子分子N2分子的分子轨道电子排布式：或键级B.O = 1/2( 10 - 4 ) = 3键级或有两个三电子键，具有顺磁性。:O O:B.O =1/2 ( 8 - 4 ) = 2O2分子的分子轨道电子排布式：第 2 周期同核双原子分子的分子轨道式及键参数 分子分子轨轨道式键键 级级键键 长长 pm键
5、键能 kJ mol-1Li2KK(2s)21267106B2KK(2s)2 (2s *)2 (2p)21159297C2KK(2s)2 (2s *)2 (2py)2(2pz)22124607N2KK(2s)2 (2s *)2 (2py)2(2pz)2 (2px)23110945O2KK(2s)2 (2s*)2(2px)2 (2py)2(2pz)2 (2py*)1 (2pz*)1 2121498F2KK(2s)2 (2s*)2(2px)2 (2py)2(2pz)2 (2py*)2 (2pz*)2 11411574. 异核双原子分子HF分子的 电子构型：1.键：原子轨道沿核间 联线方向进行同号重
6、叠(头碰头)。7.3.3 共价键的键型H2HClN22.键：两原子轨道垂直核间联线并相互平行 进行同号重叠(肩并肩)。N2（a） （b） 键和 键示意图N2 分子结构示意图N: 1s22s22p3-1s22s22p33. 配位键形成条件：成键原子一方有孤对电子，另一方有空轨道。例：OC1 键级7.3.4 共价键的键参数5 键矩与部分电荷4 键角3 键长2 键能键级B.O =1/2 ( 8 - 4 ) = 2B.O = 1/2( 10 - 4 ) = 31 键级1) 双原子分子: 100kPa下将气态分子断裂成气态原子所需要的能量。D(HCl) = 431.4 kJmol-1, D(ClCl)=
7、 242.95 kJ mol-12 键能(1) 键解离能（D）2) 多原子分子断裂气态分子中的某一个键，形成两个 “碎片”时所需要的能量叫此键的解离能。H2O(g) = 2H(g) + O(g) (2) 原子化能 （Eatm）气态多原子分子的键全部断裂形成各组成元素的气态原子时所需要的能量。例如：(3) 键能(E)、键解离能与原子化能的关系：双原子分子：键能 = 键解离能 E(H) =D(H)多原子分子：原子化能 = 全部键能之和atm(H2O) = 2(H2 O) 键能 = 键解离能的平均值 (4) 键能与标准摩尔反应焓变4H(g) + 2O(g) 2H2 (g) + O2(g) 2H2O(
8、g)4E(H2O)E(O O).分子中两原子核间的平衡距离称为键长 。例如，H2分子，l = 74pm。3 键长由表数据可见:HF， HCl， HBr， HI 键 长依次递增，而键能依次递减。单键、双键及叁键的键长依次缩短，键能依次增大。但与单键并非两倍、叁倍的关系。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。4 键角N:FFFC = CHHHHN:HH HP:HHHH键矩是表示键的极性的物理量记作 。= q l 式中： q 为电量，l 为核间距。为矢量。例如：实验测得HCl5 键矩与部分电荷键参数小结：键的极性键矩()键的 强度键级(BO)键能(E)分子的空间构型键角(
9、) 键长(l)7.4.2 杂化轨道理论7.4 多电子原子的空间构型7.4 多电子原子的空间构型7.4.1 价层电子对互斥理论1. 基本要点： AXmEn分子或离子的空间构型与中心原子的价层电子对数目有关。价层电子对尽可能远离,以使斥力最小。(孤孤)e (孤成)e (成成)e价层电子对数 =键电子对数+孤对电子对数(VP) (m) (n)7.4.1 价层电子对互斥理论2. 推断分子或离子的空间构型的具体步骤：(1) 确定中心原子的价层电子对数(VP)AXmEn为分子：A：中心原子, X: 配位原子，E：中心原子A的价电子层中的孤电子对，m：配位原子数， n：孤电子对数。VP = m+nAXmEn
10、为分子：n= A的价电子数m个基态配位原子的未成对电子数计算结果不是整数，应进为整数。例如：NO2 n = (522) =1/21 若AXmEn为离子VP=1/2A的价电子数离子电荷数( )m个基态配位原子的未成对电子数 负 正例： n( ) = (6+242) = 0VP = 4 + 0 = 4(2) 确定电子对的空间构型：VP=2 直线形VP=3 平面三角形VP=4 正四面体VP=5 三角双锥VP=6 正八面体(3) 确定中心原子的孤对电子对数，推断分 子的空间构型。 n=0:分子的空间构型电子对的空间构型VP= (2+0)=2 直线形VP= (3+0)=3 平面三角形VP= (4+0)=
11、4 正四面体VP= (5+0) = 5 三角双锥VP= (6+0)=6 正八面体例如：n0 ：分子的空间构型不同于电子对的 空间构型。3462 13 12 25 14 2NO2平面三角形 V形NH3四面体 三角锥H2O四面体 V形IF5八面体 四方锥XeF4八面体 平面正方形VP电子对的 空间构型分子的 空间构型例m nVP = 5，电子对空间构型为三角双锥， n占据轴向还是水平方向三角形的某个顶点？ 原则：斥力最小。例如：SF4 VP=5 m=4 n = 1F FS FFA E 夹角为90o ： 3处 2处结论：n占据水平方向三角形, 稳定分子构型 为变形四面体(跷跷板形)。SFFF FF5
12、4 153 252 3VP m n电子对的 空间构型分子的 空间构型例三角双锥 变形四面体 SF4三角双锥 T形 ClF3三角双锥 直线形 XeF2（4）影响键角的其他因素：键的存在，相当于孤对电子排斥成键电子，使键角变小。例如：C = CHHHH 中心原子和配位原子的电负性大小影响键角。例如：N:FFF结论：配位原子电负性大者，键角较小。中心原子电负性大者，键角较大； N:HH HP:HHHH思考题：解释NO2+, O3, SnCl3-, OF2, ICl3, I3-, XeF5+, ICl4- 等离子或分子的空间构型, 并指出其中心原子的轨道杂化方式。1. 基本要点：成键时能级相近的价电子
13、轨道混合杂化，形成新的价电子轨道杂化轨道。杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。7.4.2 杂化轨道理论7.4 多电子原子的空间构型1. 基本要点：成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道杂化轨道。杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。7.4.1 杂化轨道理论7.4 多电子原子的空间构型7.4 多电子原子的空间构型CH4的空间构型 为正四面体C：2s22p22. sp3杂化sp3四个sp3杂化轨道B： 2s22p13.sp2杂化BF3的空间构型 为平面三角形sp2 sp2杂化三个sp2杂化轨道Be：2s24. sp杂化BH2的空间构型为直线形 HHBesp sp杂化Be采用sp杂化，生成BeH2两个sp杂化轨道5.不等性sp3杂化6. sp3d杂化7. sp3d2杂化8. 小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型中心原子Be(A)B(A)C,Si (A)N,P (A)O,S (A)Hg(B)直线形 三角形 四面体 三角锥 V型sp sp2 sp3 不等性sp3杂化轨道类型s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p参加杂化的轨道 2443杂化轨道数 成键轨道夹角分子空间构型实例思考题：解释CH4，C2H2， C2H6， CO2的分子构型。已知： C2H2，CO2均为直线型。的构型为：C = CHHHH
