第一节键参数第一节键参数第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质1. 掌握杂化类型掌握杂化类型(sp、、sp2、、sp3、不等性、不等性sp3) 与分子或离子空间构型的关系与分子或离子空间构型的关系 2. 能从能从价键理论价键理论解释共价键的形成、特点解释共价键的形成、特点(方向方向 性、饱和性性、饱和性)和类型和类型( σ键、键、π键键) 3. 了解了解分子间力、氢键、分子极化分子间力、氢键、分子极化的概念及其的概念及其 对物质性质的影响对物质性质的影响基本要求基本要求第一节键参数第一节键参数第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质6-1 键参数键参数 6-2 价键理论价键理论 6-3 分子的几何构型分子的几何构型 6-4 分子轨道理论分子轨道理论 (略略) 6-5 分子间力和氢键分子间力和氢键基本内容基本内容物质的性质与分子结构有关物质的性质与分子结构有关分子结构包括：分子结构包括： （（1）分子的空间构型）分子的空间构型 （（2）化学键）化学键电价键（离子键）电价键（离子键） 共价键共价键 金属键金属键第一节键参数第一节键参数第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质第一节第一节 键参数键参数键参数键参数表征化学键性质的物理量表征化学键性质的物理量如如 键能、键长、键角键能、键长、键角6-1-1键能键能6-1-1 键能键能键能：气体分子每断开键能：气体分子每断开1mol某键时的焓变某键时的焓变 如如E (H－－Cl)=△△H =431kJ· mol-1 键能可衡量化学键的牢固程度键能可衡量化学键的牢固程度 键能越大，化学键越牢固键能越大，化学键越牢固对双原子分子，键能对双原子分子，键能=键的解离能键的解离能(D)HCl (g) H(g) + Cl(g) 298 15K 标准态标准态H2(g) 2H(g)298 15K 标准态标准态 E (H－－H)=D D=436kJ· mol-16-1-1 键能键能对多原子分子对多原子分子, 键能键能=逐级解离能的平均值逐级解离能的平均值 H2O(g) → H(g) + OH(g) D (H－－OH) = 498 kJ· mol-1 OH(g) → H(g) + O(g) D (O－－H) = 428 kJ· mol-1 E (O－－H)={D (H－－OH)+D (O－－H)}/2=463kJ· mol-1 同一种键在不同分子中同一种键在不同分子中,键能大小可能不同键能大小可能不同 N2O4(g)中中D (N－－N) = 167 kJ· mol-1 N2H4(g)中中D (N－－N) = 247 kJ· mol-16-1-2键长键长6-1-2 键长键长(Lb) 键长：分子内成键两原子核间的平衡距离键长：分子内成键两原子核间的平衡距离 键键Lb/pm键键Lb/pm H－－H 74.0H－－F91.8 Cl－－Cl198.8H－－Cl127.4 Br－－Br228.4H－－Br140.8 I－－I266.6H－－I160.8 同一种键在不同分子中同一种键在不同分子中,键长基本是个定值键长基本是个定值键键C－－C金刚石金刚石乙烷乙烷丙烷丙烷 Lb/pm154153154155键长越键长越短短，键能越，键能越大大，化学键越，化学键越牢固牢固 键键C－－CC=CC≡C Lb/pm154134120 E /kJ· mol-1356598813键键C－－NC=NC≡N Lb/pm147132116 E /kJ· mol-1285616866键键N－－NN=NN≡N Lb/pm146125109.8 E /kJ· mol-11604189466-1-3键角键角6-1-3 键角键角 键角键角:在分子中两个相邻化学键之间的夹角在分子中两个相邻化学键之间的夹角直线形直线形正四面体形正四面体形′三角锥形三角锥形′V 形形′已知分子的键长和键角已知分子的键长和键角, 就可确定分子的几何构型。
就可确定分子的几何构型第一节结束第一节结束第一节第一节 结束结束第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质第二节价键理论第二节价键理论第六章第六章 分子结构与性质分子结构与性质第二节第二节 价键理论价键理论共价键理论共价键理论现代价键理论是建立在量子力学现代价键理论是建立在量子力学 基础上的，主要有：基础上的，主要有：价键理论价键理论：认为成键电子只能在以化：认为成键电子只能在以化 学键相连的两原子间的区学键相连的两原子间的区 域内运动域内运动 分子轨道理论分子轨道理论：认为成键电子可以在：认为成键电子可以在 整个分子区域内运动整个分子区域内运动共价键的相关概念共价键的相关概念 G. N. Lewis 在在1916年假定化学键所年假定化学键所涉及的每一对电子处于两个相邻原子之涉及的每一对电子处于两个相邻原子之间为其共享，用间为其共享，用A—B表示双键和叁键表示双键和叁键相应于两对或三对共享电子分子的稳相应于两对或三对共享电子分子的稳定性是因为共享电子对服从“八隅律定性是因为共享电子对服从“八隅律””(octet rule)共享电子对共享电子对——共价键共价键共价单键共价单键 single covalent bond共价双键共价双键 double covalent bond共价叁价共价叁价 triple covalent bond6-２２-1共价键共价键6-2-1 共价键共价键实验测知实验测知: H2 核间距＝核间距＝74pm H 玻尔半径＝玻尔半径＝53pm说明说明H2分子形成时分子形成时：： 成键电子的轨道发生了重叠，使核间形成了成键电子的轨道发生了重叠，使核间形成了 电子概率密度较大的区域，削弱了两核间的电子概率密度较大的区域，削弱了两核间的 正电排斥，增强了核间电子云对核的吸引，正电排斥，增强了核间电子云对核的吸引， 使体系能量降低，形成共价键使体系能量降低，形成共价键共价键：原子间由于成键电子的原子轨道共价键：原子间由于成键电子的原子轨道重叠而形成的化学键重叠而形成的化学键74pmd共价键的形成共价键的形成——以以H2为例为例显然，图形反映了两个中性原子间通过共用电子对显然，图形反映了两个中性原子间通过共用电子对相连形成分子，是基于电子定域于两原子之间，形成了相连形成分子，是基于电子定域于两原子之间，形成了一个密度相对大的电子云（负电性），这就是价键理论一个密度相对大的电子云（负电性），这就是价键理论的基础。
的基础因此，共价键的形成条件为：因此，共价键的形成条件为：◆◆ 能量最低原理能量最低原理◆◆ 键合双方各提供自旋方向相反的未键合双方各提供自旋方向相反的未成对电子成对电子(想一想自旋方向相同呢？想一想自旋方向相同呢？)◆◆ 键合双方原子轨道应尽可能最大程键合双方原子轨道应尽可能最大程度地重叠度地重叠H2分子的形成分子的形成价键理论要点价键理论要点价键理论价键理论(电子配对法电子配对法)要点要点两原子靠近时，自旋方向相反的未成两原子靠近时，自旋方向相反的未成对的价电子可以配对，形成共价键对的价电子可以配对，形成共价键成键电子的原子轨道重叠越多，形成成键电子的原子轨道重叠越多，形成的共价键越牢固的共价键越牢固——最大重叠原理最大重叠原理共价键特征共价键特征共价键特征共价键特征 饱和性饱和性:原子有几个未成对的价电子原子有几个未成对的价电子, 一般一般 只能和几个自旋方向相反的只能和几个自旋方向相反的电子配对成键电子配对成键 例例2pN N2pN2:N≡N:在特定的条件下，有的成对的价电子能在特定的条件下，有的成对的价电子能 被拆开为单电子参与成键被拆开为单电子参与成键 例例S3s 3p 3d 3s 3p 3d [·S·] + 6[·F:] → F – S – F¨¨¨¨ ¨¨¨¨F F\ / / \F F共价键特征共价键特征 方向性方向性:为满足最大重叠原理，成键时原为满足最大重叠原理，成键时原 子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠++++++___不能成键不能成键能成键能成键原子轨道的重叠原子轨道的重叠原子轨道的重叠原子轨道的重叠只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，只有当原子轨道对称性相同的部分重叠， 原子间的概率密度才会增大原子间的概率密度才会增大,形成化学键形成化学键原子轨道重叠的对称性原则原子轨道重叠的对称性原则当两原子轨道以对称性相同的部分当两原子轨道以对称性相同的部分(即“即“+”” 与“与“+””、“－”与“－”、“－”与“－”)重叠重叠dxy-pypy-py+++++px-ss-s++++___ ___只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，只有当原子轨道对称性相同的部分重叠， 原子间的概率密度才会增大原子间的概率密度才会增大,形成化学键形成化学键原子轨道重叠的对称性原则原子轨道重叠的对称性原则当两原子轨道以对称性不同的部分当两原子轨道以对称性不同的部分(即”即”+”” 与”与”-””)重叠，原子间的概率密度几乎等重叠，原子间的概率密度几乎等 于零，难以成键于零，难以成键+++++____++++____dxy-pypx-spx-pxpy-pydxy-py共价键的类型共价键的类型共价键的类型共价键的类型共价键共价键极性共价键极性共价键强极性键强极性键:如如 H－－Cl 弱极性键弱极性键:如如 H－－I非极性共价键非极性共价键:如如 H－－H、、Cl－－Cl按键是否有极性分：按键是否有极性分：按原子轨道重叠部分的对称性分：按原子轨道重叠部分的对称性分：σ键、键、π键、键、δ键键σσ键：原子轨道以键：原子轨道以““头碰头头碰头””的形式重的形式重 叠叠 所形成的键所形成的键对键轴对键轴(x轴轴)具有圆柱形对称性具有圆柱形对称性σp-pxxxσs-sσs-pσ电子：形成电子：形成σ键的电子键的电子ππ键：原子轨道以键：原子轨道以““肩并肩肩并肩””的形式重的形式重 叠叠 所形成的键所形成的键对对xy平面具有反对称性平面具有反对称性zzxyyπpz-pz即重叠部分对即重叠部分对xy平面平面的上、下两侧，形状的上、下两侧，形状相同、符号相反相同、符号相反π电子：形成电子：形成π键的电子键的电子例例N2NNσxπyπz:N—N:· ·· ·价键结构式价键结构式N≡N分子结构式分子结构式化学键示意图化学键示意图或或 :N≡N:δδ键：两个原子相匹配的键：两个原子相匹配的d d轨道以轨道以““面对面对 面面””的方式重叠所形成的键的方式重叠所形成的键zxyydxydxy x- -++++- -- -- -共价键的类型共价键的类型配位共价键配位共价键 含义：凡共用电子对由一个原子单方面含义：凡共用电子对由一个原子单方面 提供所形成的共价键提供所形成的共价键 形成条件形成条件 ：： 1. 一个原子价层有孤电子对一个原子价层有孤电子对(电子给予体电子给予体) 2. 另一个原子价层有空轨道另一个原子价层有空轨道(电子接受体电子接受体) 例例 CO:C—O:· · · ·σ键键π配键配键→π键键→价键结构式价键结构式:C O:电子式电子式分子结构式分子结构式C = OC O2s 2p2s 2p6-２２-２离子键２离子键6-2-2 离子键离子键离子键离子键本质：阳、阴离子之间的静电引力本质：阳、阴离子之间的静电引力存在：离子晶体和少量气态分子中存在：离子晶体和少量气态分子中特征：无方向性和饱和特征：无方向性和饱和性性1.离子键的形成离子键的形成电负性相差大的金属和非金属原子相遇时，有达到稳定结电负性相差大的金属和非金属原子相遇时，有达到稳定结构倾向，容易发生电子的转移，产生正、负离子。
构倾向，容易发生电子的转移，产生正、负离子 对主族元素，稳定结构是指具有稀有气体的电子结构对主族元素，稳定结构是指具有稀有气体的电子结构1916 年德国科学家年。