中心势场中心势场近似近似 单电子单电子近似近似单电子原子单电子原子多电子原子多电子原子径向分布图径向分布图（分层排布（分层排布/ /钻穿效应钻穿效应））角度分布图角度分布图（轨道的形状和方向）（轨道的形状和方向） 屏蔽常数屏蔽常数 泡利不相容原理（泡利不相容原理（n,l,m,ms））能量最低原理能量最低原理洪特规则洪特规则 (2,1,1,1/2); (2,1,0,1/2); (2,1,-1,1/2)电子在原子轨道上排布：电子在原子轨道上排布：N: 2p3O: 2p4(2,1,1,1/2); (2,1,1,-1/2); (2,1,0,1/2); (2,1,-1,1/2) 原子间的结合键原子间的结合键（（Interatomic Bonding））分子分子或或晶体晶体中原子间相互中原子间相互吸引吸引的作用离子键离子键共价键共价键金属键金属键分子键分子键氢键氢键化学键化学键/ /强键强键物理键物理键/ /弱键弱键Primary bonding: e- are transferred or shared(100-1000 kJ/mol or 1-10 eV/atom)Secondary Bonding:no e- transferred or sharedInteraction of atomic/molecular dipoles(< 100 kJ/mol or < 1 eV/atom)静电交互作用静电交互作用 离子键（离子键（Ionic Bonding）） 正负离子间的库伦力－在高电正性的金属元素正负离子间的库伦力－在高电正性的金属元素和高电负性的非金属元素间形成。
和高电负性的非金属元素间形成金属原子外层价电子金属原子外层价电子非金属原子外层非金属原子外层 离离子子键键：：电电子子转转移移，，结结合合力力大大，，无无方方向向性性和和饱饱和和性性；； 离离子子晶晶体体：：硬硬度度高高，，脆脆性性大大，，熔熔点点高高，，导导电电性性差差－如氧化物陶瓷－如氧化物陶瓷 共价键（共价键（Covalent Bonding）） 原子间共用价电子对－出现在电负性差别不原子间共用价电子对－出现在电负性差别不大的原子之间（在周期表上位置比较靠近）大的原子之间（在周期表上位置比较靠近）ü非金属元素的分子非金属元素的分子(H2、、Cl2、、F2)、、(CH4、、H2O)；；ü单质元素固体单质元素固体(金刚石金刚石C、、Si、、Ge)ü化合物化合物(GaAs、、SiC) 共共价价键键：：电电子子共共用用，，结结合合力力大大，，有方向性和饱和性；有方向性和饱和性；共共价价晶晶体体：：强强度度高高、、硬硬度度高高、、熔点高、脆性大、导电性差熔点高、脆性大、导电性差 金属键（金属键（Metallic Bonding）） 规则排列的离子实与自由电子间的库伦力－出规则排列的离子实与自由电子间的库伦力－出现在电负性相等或相近的金属之间。
现在电负性相等或相近的金属之间价电子数价电子数<<<<配位数配位数共用价电子共用价电子金金属属键键：：电电子子逸逸出出共共有有，，结结合合力力较较大，无方向性和饱和性；大，无方向性和饱和性；金金属属晶晶体体：：导导电电性性、、导导热热性性、、延延展展性好，熔点较高性好，熔点较高 分子键（分子键（Molecular banding）） 原子或分子间电偶极子的静电吸引作用（范德华力）原子或分子间电偶极子的静电吸引作用（范德华力）－－出现在惰性气体出现在惰性气体原子原子或由共价键或由共价键分子分子聚集成的聚集成的晶体电偶极子：电偶极子：原子或分子中存在正电荷和负电荷中心原子或分子中存在正电荷和负电荷中心 瞬时偶极子瞬时偶极子（（Fluctuating Induced Dipole））存在于一切原子和分子中存在于一切原子和分子中Ø 惰性气体原子或相同原子组成的分子惰性气体原子或相同原子组成的分子 在每一在每一瞬间瞬间，正电荷中心与负电荷中心不重合，正电荷中心与负电荷中心不重合 Ø 由不同元素通过共价键结合的分子由不同元素通过共价键结合的分子 －－极性分子极性分子（（polar molecule），），存在存在固有偶极子固有偶极子（（Permanent dipole）。
分子键：分子键：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性分子晶体：分子晶体：熔点低，硬度低熔点低，硬度低 同时存在瞬同时存在瞬时偶极子，且通时偶极子，且通常起主要作用常起主要作用 氢键（氢键（Hydrogen bonding））一种特殊的极性分子间固有偶极子的相互吸引作用一种特殊的极性分子间固有偶极子的相互吸引作用分子中含有分子中含有氢元素氢元素和和高电负性的非金属元素高电负性的非金属元素没有电子屏蔽的没有电子屏蔽的氢原子核氢原子核 介于化学键与物理键之间介于化学键与物理键之间; ;具有饱和性和方向性具有饱和性和方向性 10.4.2 10.4.2 分子间分子间的吸引作用的吸引作用1. 色散力色散力 无论是极性分子还是非极性分子均存在瞬时偶极无论是极性分子还是非极性分子均存在瞬时偶极,这种瞬时偶极之间产生的作用力叫这种瞬时偶极之间产生的作用力叫色散力色散力 色散力是普遍存在的色散力是普遍存在的,即极性分子与极性分子之即极性分子与极性分子之间间,极性分子与非极性分子之间以及非极性分子与非极性分子与非极性分子之间以及非极性分子与非极性分子之间均存在色散力极性分子之间均存在色散力. 分子体积越大分子体积越大,越易变形越易变形,则色散力就越大则色散力就越大. 由于瞬时偶极的方向处在瞬息万变之中由于瞬时偶极的方向处在瞬息万变之中,故色散故色散力的方向是多变的力的方向是多变的(没有方向性没有方向性). 2. 诱导力诱导力 当极性分子和非极性分子相当极性分子和非极性分子相接近时接近时,非极性分子在极性分子非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下发生极化而的固有偶极的作用下发生极化而产生诱导偶极产生诱导偶极.该诱导偶极与极该诱导偶极与极性分子的固有偶极相互吸引而产性分子的固有偶极相互吸引而产生的作用力称为生的作用力称为诱导力诱导力。
诱导力存在于极性分子与非诱导力存在于极性分子与非极性分子之间极性分子之间,同样也存在于极同样也存在于极性分子与极性分子之间性分子与极性分子之间. 极性分子的极性分子的固有偶极矩固有偶极矩μ越大越大,(非非)极性分子的变形性越大极性分子的变形性越大,则则诱导力就越大诱导力就越大. 3. 取向力取向力 当极性分子和极性分子相互接近时当极性分子和极性分子相互接近时,它们的它们的固有偶极固有偶极同极相斥而异极相吸同极相斥而异极相吸,就使得极性分子定向排列就使得极性分子定向排列,因而因而产产生的作用力叫生的作用力叫取向力取向力 极性分子的极性分子的固有偶极越大固有偶极越大,取向力越大取向力越大. 取向力只存在于极性分子与极性分子之间取向力只存在于极性分子与极性分子之间. 分子间力分子间力对物理性质的影响对物理性质的影响 分子间力大小主要影响属于分子晶体的物质的物理分子间力大小主要影响属于分子晶体的物质的物理性质性质（（如熔沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等））,而分子内部的化学键则主要影响而分子内部的化学键则主要影响的是分子晶体的化学性质的是分子晶体的化学性质. 对于分子晶体对于分子晶体,晶体质点之间的作用力为分子间力晶体质点之间的作用力为分子间力.而而一般分子一般分子,分子量越大分子量越大,分子体积越大分子体积越大,则变形性也则变形性也越大越大,分子间的色散力也会越大分子间的色散力也会越大,即分子间作用力也即分子间作用力也越大越大,所以分子晶体的熔沸点就会越高所以分子晶体的熔沸点就会越高. 氢键的定义：氢键的定义： 氢键氢键是由相对带正电的氢原子与电负性强是由相对带正电的氢原子与电负性强, ,原子半原子半径小径小, ,且具有孤对电子的且具有孤对电子的( (相对带负电的相对带负电的) )原子原子( (如如F,N,OF,N,O等等) )相互吸引而产生的作用力。
这种作用力属静相互吸引而产生的作用力这种作用力属静电引力范畴电引力范畴 氢键对物质性质的氢键对物质性质的影响影响 •1.影响物质的熔沸点影响物质的熔沸点 • 一般情况下一般情况下,分子间氢键可使物质的分子间氢键可使物质的熔沸点升高熔沸点升高;而分子内氢键可使熔沸点降而分子内氢键可使熔沸点降低低. •2.影响物质的溶解度影响物质的溶解度,硬度和粘度等硬度和粘度等 • 溶质与溶剂之间形成氢键可增大溶解溶质与溶剂之间形成氢键可增大溶解度度;液体分子之间形成氢键可增大粘度液体分子之间形成氢键可增大粘度;晶晶体中的分子间氢键可增大晶体的硬度体中的分子间氢键可增大晶体的硬度. 原子结合后的电子排布原子结合后的电子排布v 分子结构（分子的电子结构）分子结构（分子的电子结构）v 金属晶体的电子结构金属晶体的电子结构ü离子键离子键----价电子转移价电子转移ü共价键共价键----共用电子对共用电子对ü金属键金属键----原子集体共用价电原子集体共用价电子子化学键化学键外层价电子重新排布外层价电子重新排布物理键物理键外层电子的排布基本不变外层电子的排布基本不变 分子轨道理论分子轨道理论共价键理论的一个分之，化学键理论的核心共价键理论的一个分之，化学键理论的核心分子中电子不属于单个原子，而在整个分子分子中电子不属于单个原子，而在整个分子空间内运动空间内运动出发点出发点分子能级分子能级/分子轨分子轨道道 电子在分子中的运动状态电子在分子中的运动状态( (能量能量/ /波函数波函数) ) 求解薛定谔方程求解薛定谔方程势能表达式势能表达式分子中存在核与电子、电子与分子中存在核与电子、电子与电子、核与核间的复杂作用电子、核与核间的复杂作用？？ 对于含有对于含有M个原子核和个原子核和N个电子的个电子的分子体系分子体系核与核与电子间的吸引势能电子间的吸引势能核与核间的排斥势能核与核间的排斥势能常数常数电子与电子间的排斥势能电子与电子间的排斥势能 平均势场近似平均势场近似单个电子与其它电子的相互作用势能单个电子与其它电子的相互作用势能:分子中分子中的的单电子单电子薛定谔方程薛定谔方程 变分法变分法径向部分和角度部分径向部分和角度部分中心势场近似中心势场近似 q 变分原理变分原理：试探函数：试探函数选选择择系系列列的的试试探探函函数数，，计计算算相相应应的的能能量量，，其其中中最最小小能能量量接接近近真真实实体体系系的的基基态态能能量量，，对对应应的试探函数认为是体系基态的近似波函数。
的试探函数认为是体系基态的近似波函数 q 线性变分法线性变分法若干个已知函数的线性组合作为试探函数若干个已知函数的线性组合作为试探函数 代入代入H2+的薛定谔方程的薛定谔方程H2+的试探函数的试探函数 重叠积分重叠积分库仑积分（库仑积分（ 积分）积分）交换积分（交换积分（ 积分积分））<0>0 1s1s + 成键轨道成键轨道（电子云从核外侧吸引核；核间斥力）（电子云从核外侧吸引核；核间斥力）反键轨道反键轨道+（聚集在核间的电子云同时受两个核吸引）（聚集在核间的电子云同时受两个核吸引） 。