普通化学概论第十一章化学键与分子结构PPT课件

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1、1第九章第九章 化学键与分子结构化学键与分子结构9.1 9.1 离子键理论离子键理论9.2 9.2 现代共价键理论现代共价键理论9.3 9.3 分子间作用力分子间作用力2本章重点本章重点1.离子键、共价键的形成、特征、类型。离子键、共价键的形成、特征、类型。2.杂化轨道理论的基本要点，用该理论解释分子的空杂化轨道理论的基本要点，用该理论解释分子的空间构型。间构型。3.价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论的基本要点的基本要点,说明分子的空间构说明分子的空间构型。型。4. 分子轨道的基本要点，用该理论说明第二周期同分子轨道的基本要点，用该理论说明第二周期同核双原子分子和少数异核双原子分子的形成。核

2、双原子分子和少数异核双原子分子的形成。5.键参数和分子的极性。键参数和分子的极性。6.分子间作用力和氢键。分子间作用力和氢键。7.分子结构与物质的物理、化学性质的关系。分子结构与物质的物理、化学性质的关系。3l分子是由原子组合而成的，是保持物质基本化学性质分子是由原子组合而成的，是保持物质基本化学性质的最小微粒，并且又是参与化学反应的基本单元，的最小微粒，并且又是参与化学反应的基本单元，l此外，在相邻的分子间还存在一种较弱的相互作用，此外，在相邻的分子间还存在一种较弱的相互作用，其作用能约比化学键小一、二个数量级。其作用能约比化学键小一、二个数量级。l分子的性质除取决于分子的化学组成外，还取决

3、于分分子的性质除取决于分子的化学组成外，还取决于分子的结构。子的结构。 分子的结构分子的结构通常包括两方面内容：一是分子中直接通常包括两方面内容：一是分子中直接相邻的原子间的强相互作用即化学键；二是分子中的相邻的原子间的强相互作用即化学键；二是分子中的原子在空间的排列，即空间构型。原子在空间的排列，即空间构型。物质的性质决定于分子的性质及分子间的作用力，物质的性质决定于分子的性质及分子间的作用力，4Pauling L在在The Nature of The Chemical Bond中中提提出出了了用用得得最最广广泛泛的的化化学学键键定定义义：如如果果两两个个原原子子（或或原原子子团团）之之间间

4、的的作作用用力力强强得得足足以以形形成成足足够够稳稳定定的的、可可被被化化学学家家看看作作独独立立分分子子物物种种的的聚聚集集体体，它它们们之之间间就就存存在在化化学学键键。简简单单地地说说，化化学学键键是是指指分分子子内内部部原原子子之间的强相互作用力。之间的强相互作用力。不同的外在性质反映了不同的内部结构不同的外在性质反映了不同的内部结构各自内部的结合力不同各自内部的结合力不同5一、一、 离子键形成及其特点离子键形成及其特点9.1 9.1 离子键理论离子键理论1. 1. 离子键的形成离子键的形成 电负性较大的活泼非金属原子和电负性较小的活泼电负性较大的活泼非金属原子和电负性较小的活泼金属原

5、子相遇，得、失电子后形成的金属原子相遇，得、失电子后形成的负、正离子负、正离子通过通过静电作用静电作用而形成的而形成的化学键化学键称为离子键。称为离子键。6 图中可见：图中可见： r r0 ，当，当 r 减小时，正负减小时，正负离子靠离子靠静电相互吸引静电相互吸引，势能势能 V 减小，体系趋减小，体系趋于稳定。于稳定。V0r0r 体系的势能与核间距之间的关系体系的势能与核间距之间的关系 r = r0 ，V 有极小有极小值，值，此时体系最稳定，此时体系最稳定，表明形成离子键。表明形成离子键。 r r0 ，当，当 r 减小时，减小时，V 急剧上升。因为急剧上升。因为 Na+ 和和 Cl 彼此再接近

6、时，原子核、电子云之间的彼此再接近时，原子核、电子云之间的斥力斥力急剧增加，导致势能骤然上升。急剧增加，导致势能骤然上升。 7 因此，离子相互吸引，保持一定距离时，体系最稳因此，离子相互吸引，保持一定距离时，体系最稳定。这就意味着形成了离子键。定。这就意味着形成了离子键。 r0 和键长有关，而和键长有关，而 V 和键能有关。和键能有关。2. 离子键的形成条件离子键的形成条件: l 元素的电负性差比较大元素的电负性差比较大 X 1.7，发生电子转移，形成离子键；，发生电子转移，形成离子键； X 1.7，实际上是指离子键的成分大于，实际上是指离子键的成分大于 50 %。8l 化合物中不存在百分之百

7、的离子键，即使是化合物中不存在百分之百的离子键，即使是 NaF 的化学键，其中也有共价键的成分。即除离子的化学键，其中也有共价键的成分。即除离子间靠静电相互吸引外，尚有共用电子对的作用。间靠静电相互吸引外，尚有共用电子对的作用。 l 但离子键和共价键之间，并非可以截然区分的。但离子键和共价键之间，并非可以截然区分的。可将离子键视为极性共价键的一个极端，而另一极端可将离子键视为极性共价键的一个极端，而另一极端则为非极性共价键。则为非极性共价键。 极性增大极性增大 非极性共价键非极性共价键 极性共价键极性共价键 离子键离子键9 xA-xB离子性百分率离子性百分率(%)0.2010.4040.609

8、0.8151.0221.2301.4391.647xA-xB离子性百分率离子性百分率(%)1.8552.0632.2702.4762.6822.8863.0893.292103. 3. 离子键的特点离子键的特点l 本质是本质是静电引力静电引力（库仑引力）（库仑引力）l 没有方向性和饱和性没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定）（库仑引力的性质所决定）NaClq+ 、q- 为离子所带电荷为离子所带电荷, , R为离子核间距。为离子核间距。 离子键强度是用晶格能来描述的。离子键强度是用晶格能来描述的。l 属极性键属极性键: :离子键的离子性与元素的电负性有关离子键的离子性与元素的电负性有关11晶

9、格能晶格能 定义定义: 1mol 的离子晶体解离为自由气态离子时所吸的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收的能量，以符号收的能量，以符号U 表示。表示。 作用作用: 度量离子键的强度。度量离子键的强度。晶格能晶格能 U 越大，则形成离越大，则形成离子键得到离子晶体时放出的能量越多，离子键越强。子键得到离子晶体时放出的能量越多，离子键越强。 MX (S) M+ (g) + X- (g) 二、二、 离子键强度离子键强度离子键理论适用范围：只适用于离子化合物离子键理论适用范围：只适用于离子化合物, , 解释离解释离子化合物的形成及理化性质等子化合物的形成及理化性质等 影响因素：影响因素：1. 离子电荷

10、数、半径离子电荷数、半径2. 离子的电子构型离子的电子构型12 1916 年，美国科学家年，美国科学家 Lewis 提出共价键理论。理论提出共价键理论。理论要点：认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的要点：认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势，以求得本身的稳定。趋势，以求得本身的稳定。 而达到这种结构，可以不通而达到这种结构，可以不通过电子转移形成离子和离子键来完成，而是过电子转移形成离子和离子键来完成，而是通过共用电通过共用电子对来子对来实现。实现。 例如例如 H + H = H H 通过共用一对电子，每个通过共用一对电子，每个 H 均成为均成为 He 的电子构型，形成一个共价

11、键。的电子构型，形成一个共价键。 如如ClClHH 9.2 9.2 共价键理论共价键理论经典经典Lewis 共共价键理论：价键理论：13 Lewis 的贡献的贡献: 1. 提出了一种不同于离子键的新的键型，解释提出了一种不同于离子键的新的键型，解释了了 X 比较小的元素之间原子的成键事实。比较小的元素之间原子的成键事实。2. 认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势趋势 （初步说明（初步说明共价键具有饱和性共价键具有饱和性）。）。3. 成键电子成键电子：分子中用于形成共价键的电子称键合：分子中用于形成共价键的电子称键合电子或成键电子。用电子或成键

12、电子。用“”表示表示 是是1对共用电子，对共用电子， “”单键单键 = 是是2对共用电子，对共用电子， “=”双键双键 是是3对共用电子。对共用电子。 “ ”三键三键 14孤对电子孤对电子：未用于形成共价键的电子称为非键合电子：未用于形成共价键的电子称为非键合电子,又称又称“孤对电子孤对电子”，用小黑点来表示。，用小黑点来表示。如，水、氨、乙酸、氮分子的如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式为路易斯结构式为:15Lewis学说的局限性：学说的局限性：2. 无法说明共价键的方向性问题无法说明共价键的方向性问题 3. 中心原子周围的中心原子周围的多电子中心多电子中心或或缺电子中心缺电子中心问题问题

13、 。4. 不能说明分子空间结构及物质磁性等不能说明分子空间结构及物质磁性等 1. Lewis结构不能说明为什么共用电子对就能使结构不能说明为什么共用电子对就能使得两个原子牢固结合这一共价键本质。得两个原子牢固结合这一共价键本质。16 1927年，年，Heitler 和和 London 用用量子力学量子力学处理氢气分处理氢气分子子 H2 ，解决了两个氢原子之间的化学键的本质问题，解决了两个氢原子之间的化学键的本质问题，使共价键理论从经典的使共价键理论从经典的 Lewis 理论发展到今天的理论发展到今天的现代现代共价键理论共价键理论。问题：问题： 1 电子对的共享和提供电子的原子轨道间有什么关电子

14、对的共享和提供电子的原子轨道间有什么关系？系？ 2 怎样解释双键和叁键的形成？怎样解释双键和叁键的形成？ 3 能否用原子轨道在空间取向解释分子几何形状？能否用原子轨道在空间取向解释分子几何形状？171）氢分子中的化学键）氢分子中的化学键 量子力学计算表明，两个具有量子力学计算表明，两个具有 1s1 电子构型的电子构型的 H 彼彼此靠近时，此靠近时， 两个两个 1s 电子以自旋相反的方式形成电子对，电子以自旋相反的方式形成电子对，使体系能量降低。使体系能量降低。一一.现代价键理论现代价键理论(电子配对理论电子配对理论)1. 1. 共价键的形成共价键的形成18若两个若两个 1s 电子以相同自旋的方

15、式靠近，电子以相同自旋的方式靠近，则则r 越小，越小，V 越大。此时，不形成化学越大。此时，不形成化学键。键。电子自旋相反成对，电子自旋相反成对， r = r 0 时，时， V 值最小值最小，体系能量降低体系能量降低 , 形成化学键形成化学键1920 1, 0, 0 1, 0, 0 RoH-H 1, 0, 0 + 1, 0, 0H:H21从电子云的观点考虑，可认为从电子云的观点考虑，可认为 H 的的 1s 轨道在两核间重叠，轨道在两核间重叠，使电子在两核间出现的几率大，形成负电区使电子在两核间出现的几率大，形成负电区，即，即形成了一形成了一个密度相对大的电子云个密度相对大的电子云, 或者说或者

16、说电子电子定域定域于两原子，于两原子，两核两核吸引核间负电区，使吸引核间负电区，使 2 个个 H 结合在一起。结合在一起。将对将对 H2 的处理结果推广到其它分子中，形成了以量子的处理结果推广到其它分子中，形成了以量子力学为基础的价键理论力学为基础的价键理论 ( V. B. 法法 ) 。 22 2) 共价键的形成理论要点共价键的形成理论要点 A、B 两原子各有一个两原子各有一个成单电子成单电子，当，当 A、B 相互接相互接近时，若两个电子所在的近时，若两个电子所在的原子轨道能量相近原子轨道能量相近，对称性相，对称性相同，则可以相互同，则可以相互重叠重叠，两电子两电子以自旋相反的方式以自旋相反的

17、方式结成电结成电子对。于是子对。于是体系能量降低体系能量降低， A、B 两原子间产生化学键两原子间产生化学键,形成形成AB分子。一对电子形成一个共价键。分子。一对电子形成一个共价键。 电子配对原理电子配对原理: 键合双方各提供自旋方向相反的未成键合双方各提供自旋方向相反的未成对电子对电子因此，因此，共价键的形成共价键的形成三三条件为：条件为：23原子轨道最大重叠原理原子轨道最大重叠原理: 键合双方原子轨道应尽可能键合双方原子轨道应尽可能最大程度地重叠最大程度地重叠, 这也是共价键的本质这也是共价键的本质对称性原则对称性原则: :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

18、叠, , 才能形成化学键。才能形成化学键。对称性相同：指产生重叠的两个原子轨道符号相同对称性相同：指产生重叠的两个原子轨道符号相同(即波函数相加）。即波函数相加）。重叠类型重叠类型: :- -+ + +正重叠正重叠( (有效重叠有效重叠) )同符号部分重叠。同符号部分重叠。24同号重叠部分与异号重叠部分正好抵消同号重叠部分与异号重叠部分正好抵消. .不同符号部分重叠不同符号部分重叠( (或认为波函数相减或认为波函数相减).).+ +- -+ +零重叠零重叠( (无效重叠无效重叠) )负重叠负重叠( (无效重叠无效重叠) )+ +- -+ + 形成的共价键越多，则体系能量越低，形成的分子形成的共

19、价键越多，则体系能量越低，形成的分子越稳定。因此，各原子中的未成对电子尽可能多地形成越稳定。因此，各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键共价键 。 能量最低原理能量最低原理: :252. 共价键的特征共价键的特征 具有饱和性具有饱和性: 是指每种元素的原子的是指每种元素的原子的未成对电子是有未成对电子是有限限的，或者说能提供用于形成共价键的轨道数是一定的的，或者说能提供用于形成共价键的轨道数是一定的H Cl例如：例如：H O HN NCl 3 s2 3 p5 N 2s 2 2p 3 2s2p O O 2p2sO 2 s2 2 p4 3p3s26+ + +1sz+3pzz以以 HCl 为例为例

20、 具有方向性具有方向性: :是因为每种元素的原子能提供用于是因为每种元素的原子能提供用于形成共价键的形成共价键的轨道是具有一定方向的轨道是具有一定方向的, ,为达到最大程为达到最大程度的轨道重叠度的轨道重叠, ,须按一定方向重叠。须按一定方向重叠。 Cl 的的 3pz 和和 H 的的 1s 轨道重叠，只有沿着轨道重叠，只有沿着 z 轴重叠，轴重叠，才能保证最大程度的重叠，而且不改变原有的对称性。才能保证最大程度的重叠，而且不改变原有的对称性。27 Cl 2 分子中成键的原子轨道，也要保持对称性和最分子中成键的原子轨道，也要保持对称性和最大程度的重叠。大程度的重叠。pzz pz+ + +z +

21、+ +28 如下图所示的重叠，将破坏原子轨道的对称性。不如下图所示的重叠，将破坏原子轨道的对称性。不能成键。能成键。+ + + + + + +sp+pzz+pz293. 共价键的键型共价键的键型 按成键重叠方式：按成键重叠方式： 键，键，键，键， 键键 正常共价键正常共价键 （， ） 按电子对来源：按电子对来源： 配位共价键配位共价键 301) 键：头碰头方式重叠键：头碰头方式重叠31Cl 3 s2 3 p5 3p3s 2p2sO 2 s2 2 p4 322) 键：肩并肩方式重叠键：肩并肩方式重叠Px-Pxxx+ za. p-p 键键33b. p-d 键键c. d-d 键键343）键和键和键特

22、点：键特点：l键可单独存在于两原子间，是构成分子的骨架，键可单独存在于两原子间，是构成分子的骨架，两原子间两原子间只可能有只可能有1个个键键。l键的轨道重叠程度比键的轨道重叠程度比键的轨道重叠程度大，键的轨道重叠程度大， 因而因而键比键比键牢固键牢固。 键较易断开，化学活泼性强。键较易断开，化学活泼性强。在形成共价键前先形成在形成共价键前先形成键。键。l一般一般键与键与键共存于具有双键或叁键的分子中。键共存于具有双键或叁键的分子中。 35共价键形成实例：共价键形成实例：HF的生成的生成: 1个个 键键 H-F36N2的生成：的生成：N 2s 2 2p 3 2s2p N N1个个 键键3个个键键

23、37 键键 键键38配位配位共价共价键键：共用电子对由成键原子中的一方单独提供：共用电子对由成键原子中的一方单独提供形成的化学键。一个原子的价电子层有孤对电子，另一形成的化学键。一个原子的价电子层有孤对电子，另一原子有空轨道。原子有空轨道。有有 配位配位 键，配位键，配位 键键 配位键用配位键用“” 表示，箭头从提供电子对的原子指向表示，箭头从提供电子对的原子指向接受电子对的原子。接受电子对的原子。 N 2s 2 2p 3 2s2p :NH33个正常个正常 键键1个配位个配位 键键39CO：一个一个 键，一个键，一个 键键 , ,一个配位一个配位 键键O 2 s2 2 p4 2P C 2 s2

24、 2 p2 2s.:C O:. .404 . 4 . 键参数键参数 化学键的状况，完全可由量子力学的化学键的状况，完全可由量子力学的计算结果进行定量描述。但经常用几个物理量简单地描计算结果进行定量描述。但经常用几个物理量简单地描述之，这些物理量称为键参数。述之，这些物理量称为键参数。 AB ( g ) A ( g ) + B ( g ) H = EAB 对于双原子分子，键能对于双原子分子，键能 E EAB AB 等于解离能等于解离能 D DAB AB 。但对。但对于多原子分子，则要注意键能与解离能的区别与联系。于多原子分子，则要注意键能与解离能的区别与联系。 表示在通常外界条件下物质原子间相互

25、作用的强表示在通常外界条件下物质原子间相互作用的强弱。定义为：在弱。定义为：在298 K298 K和和100 kPa100 kPa下将下将1mol1mol气态双原子气态双原子分子断裂成分子断裂成2 2 molmol气态原子所需要的能量。气态原子所需要的能量。键能键能: 从能量因素来衡量共价键强度的物理量从能量因素来衡量共价键强度的物理量41对于多原子分子，键能和解离能不同。例如，对于多原子分子，键能和解离能不同。例如，H2O分分子中有两个等价的子中有两个等价的O-H键键 H2O(g) OH(g)+H(g) H1=502kJmol-1 OH (g) O(g) + H(g) H2=423.7kJm

26、ol-1 E(O-H)= 462.8kJmol-1 同一种共价键在不同的多原子分子中的键能同一种共价键在不同的多原子分子中的键能虽有差别，但差别不大。我们可用不同分子中同虽有差别，但差别不大。我们可用不同分子中同一种键能的平均值即平均键能作为该键的键能。一种键能的平均值即平均键能作为该键的键能。一般键能愈大，键愈牢固。一般键能愈大，键愈牢固。 42 键长键长 / pm 键能键能 / kJmol-1 C C 154 345.6 C = C 133 602.0 C C 120 835.1 键长键长 分子中成键两原子核之间的距离叫键长。分子中成键两原子核之间的距离叫键长。 l 相同两原子形成的键长：

27、相同两原子形成的键长： 单键键长双键键长叁键键长。单键键长双键键长叁键键长。l一般键长越小，键越强。一般键长越小，键越强。43 键角键角 键角是分子中键与键之间的夹角，在多原键角是分子中键与键之间的夹角，在多原子分子中才涉及键角。子分子中才涉及键角。键角是决定分子几何构型的重键角是决定分子几何构型的重要因素。要因素。 如如 H2S ， HSH 键角为键角为 92 ，决定了，决定了 H2S 分分子的构型为子的构型为 “ V ” 字形字形。 又如又如 CO2 ， OCO 的键角为的键角为 180，则，则 CO2 分子为直线形分子为直线形 。 44键的极性键的极性由成键原子的电负性不同引起由成键原子

28、的电负性不同引起 若成键二原子的电负性不同，成键电子云不可能若成键二原子的电负性不同，成键电子云不可能均匀分布在二核之间，必然要使共价键带有极性。均匀分布在二核之间，必然要使共价键带有极性。l 对对于于同同种种原原子子形形成成的的共共价价键键，公公用用电电子子由由两两个个原原子核均等子核均等“享用享用”： 两两个个成成键键原原子子既既不不带带正正电电荷荷，也也不不带带负负电电荷荷，这种键没有极性，叫这种键没有极性，叫非极性共价键非极性共价键。45l 当当两两个个不不同同原原子子成成键键时时，由由于于两两个个原原子子拉拉电电子子能能力力不不同同，共共用用电电子子对对发发生生偏偏移移，使使一一方方

29、原原子子带带部部分分负负电电荷荷( (以以 表示表示) )，另一方带微量正电荷另一方带微量正电荷( ( + +), ), 如：如： 这这种种电电子子云云分分布布不不对对称称的的共共价价键键称称为为极极性性( (共共价价) )键键。两成键原子电负性差越大，键的极性也越强。两成键原子电负性差越大，键的极性也越强。466C 价电子构型：价电子构型：2s2 2p2 2s22px1 2py1 2pz0问题：问题：无法解释多原子分子的形成及分子空间构型，如无法解释多原子分子的形成及分子空间构型，如: :和和H形成的形成的C-H化合物中，应该形成化合物中，应该形成CH2， 但实际上但实际上是形成了是形成了C

30、H4，怎样解释？，怎样解释？现代价键理论成功之处现代价键理论成功之处: : 在电子配对理论的基础上揭示了在电子配对理论的基础上揭示了共价键成键本质及特点共价键成键本质及特点, ,提出了提出了成键类型成键类型。47Pauling 1928 - 1931 年年提出杂化轨道理论，提出杂化轨道理论，二、杂化轨道理论二、杂化轨道理论48Pauling认为：认为：C（基态）（基态）1s22s22px12py1 C（激发）（激发） 1s22s12px12py12pz1激发激发1s2s2pEnergy升高升高1s22s12px12py1 2pz1 (激发态激发态)1s2s 2px 2py 2pz1s22s22

31、px12py1 (基态基态)49 碳原子的碳原子的四个原子轨道四个原子轨道重新组合（杂化），沿重新组合（杂化），沿正四面体正四面体的方向组成的方向组成四个新的等价轨道四个新的等价轨道，称为，称为sp3 轨道。轨道。 （即由一个（即由一个s轨道和三个轨道和三个p轨道共同组合而成）轨道共同组合而成） 每个轨道有每个轨道有1/4 s 成份；成份；3/4 p 成份。成份。1ssp3 这在当时提出时是任意的，后来被量子力学证这在当时提出时是任意的，后来被量子力学证实是合理的，即它也是薛定谔方程的一个合理解。实是合理的，即它也是薛定谔方程的一个合理解。50 但电子激发后，轨道重新组合的结果可以多形成但电子

32、激发后，轨道重新组合的结果可以多形成二个二个CH键，每一个键，每一个CH键又可放出键又可放出4.29eV的能的能量，总能量为量，总能量为8.58eV。 从能量角度来看，从能量角度来看， 2p比比2s能量高，激发需要能能量高，激发需要能量，激发所需能量为量，激发所需能量为8.26eV。511. 要点：要点：l 形成分子形成分子ABn时，某时，某中心原子中心原子A中中能量相近能量相近的的不同原不同原子轨道子轨道相互相互混合混合，重新组成新的价层原子轨道（，重新组成新的价层原子轨道（杂化轨杂化轨道）。道）。l 形成的形成的杂化轨道的杂化轨道的数目数目等于参加杂化的原子轨道数目等于参加杂化的原子轨道数

33、目l 杂化轨道的杂化轨道的伸展方向，形状和能量伸展方向，形状和能量发生改变，发生改变，轨道轨道有更强的方向性和更强的成键能力。有更强的方向性和更强的成键能力。l不同的杂化方式导致不同的杂化方式导致杂化轨道的空间伸展方向杂化轨道的空间伸展方向及形及形状，由此决定了状，由此决定了分子的空间几何构型分子的空间几何构型不同。不同。l 利用杂化轨道利用杂化轨道成键原理成键原理仍遵循仍遵循VBVB理论的成键原理理论的成键原理52 杂化过程的实质杂化过程的实质是波函数是波函数 的线性组合，的线性组合，得到新的得到新的波函数，即杂化轨道的波函数。波函数，即杂化轨道的波函数。 杂化轨道有自身的波函数，当然有自身

34、的轨道角度分杂化轨道有自身的波函数，当然有自身的轨道角度分布。布。 它与它与VBVB法的区别在于：法的区别在于：VBVB法是发生在法是发生在二个原二个原子之间子之间的原子轨道组合，而杂化是在的原子轨道组合，而杂化是在同一原子内同一原子内的的几个能量相近的原子轨道间的组合。几个能量相近的原子轨道间的组合。 例如例如 s 和和 px 杂化，产生两条杂化轨道，分别用杂化，产生两条杂化轨道，分别用 1 和和 2 表示：表示：53a ) 按参加杂化的轨道分类按参加杂化的轨道分类 s p 型型 sp 杂化、杂化、sp2 杂化和杂化和 sp3 杂化杂化 ； s p d 型型 sp3d（dsp3） 杂化、杂化

35、、 sp3d2 杂化杂化等等 。 不等性杂化不等性杂化， 如如 O 的的 sp3 杂化杂化 4 条条 sp3 杂化轨道能量不相等。杂化轨道能量不相等。 等性杂化等性杂化， 如如 C 的的 sp3 杂化杂化 4 条条 sp3 杂化轨道能量一致。杂化轨道能量一致。2. 杂化轨道的类型杂化轨道的类型b ) 按杂化轨道能量是否一致分类按杂化轨道能量是否一致分类543. 杂化化轨道理道理论的的应用用（1）sp杂化杂化: 一个一个s 轨道轨道和一个和一个p 轨道杂化轨道杂化S P sp杂化杂化 55杂化轨道数目杂化轨道数目杂化轨道含量杂化轨道含量 轨道夹角轨道夹角 杂化轨道构型杂化轨道构型2 s、 p18

36、0直线直线121256以以AB2型分子型分子BeCl2为例为例: 中心中心Be原子的轨道杂化原子的轨道杂化2s2p2s2psp2p两个两个 sp 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化 基态铍原子基态铍原子2个个sp杂化轨道杂化轨道57结论：结论： BeCl2结构：结构：2个个键，键角键，键角180o ，分子空间构型直线型，分子空间构型直线型，与杂化轨道与杂化轨道sp构型一致。构型一致。58(2) sp2杂化：杂化：+_120杂化轨道数目杂化轨道数目杂化轨道含量杂化轨道含量 轨道夹角轨道夹角 杂化轨道构型杂化轨道构型3 s、 p120正三角形正三角形1323一个一个s轨道和二个轨道和二个p轨道杂化，

37、轨道杂化，59以以AB3型分子型分子BF3为例为例: B原子轨道杂化原子轨道杂化2s2p轨道轨道2s2p2s2psp2三个三个 sp2 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化60BF3分子：分子：3个个键键,键角键角120o分子空间构型平面三角型分子空间构型平面三角型,与与sp2杂化轨道构型一致杂化轨道构型一致61杂化轨道数目杂化轨道数目杂化轨道含量杂化轨道含量轨道夹角轨道夹角 杂化轨道构型杂化轨道构型4 s、 p109o28 正四面体正四面体341410928个个s 轨道轨道+3个个p 轨道轨道(3) sp3杂化：杂化：+_+_+622p2s2s2psp3四个四个 sp3 杂化轨道杂化轨道激发激发

38、杂化杂化以以AB4型分子型分子CH4为例为例:C原子轨道杂化原子轨道杂化4个个sp3杂化轨道杂化轨道6310928CHHHH64CH4分子结构：分子结构：4个个键，键角键，键角109o28分子空间构型四面体分子空间构型四面体,与杂化轨道构型一致与杂化轨道构型一致65sp3d sp3d2外层外层d轨道轨道主族元素主族元素ns np nd(4) 其它杂化类型：其它杂化类型：内层内层d轨道轨道过渡元素过渡元素(n-1)d ns npdsp2 dsp3 d2sp3杂化轨道数目杂化轨道数目杂化轨道含量杂化轨道含量轨道夹角轨道夹角 杂化轨道构型杂化轨道构型5 s、 p、 d90o 120180 五角双锥五

39、角双锥3515sp3d杂化：杂化：一个一个s轨道轨道、三、三个个p轨道轨道、一、一个个d轨道杂化轨道杂化1566激发激发以以AB5型分子型分子PCl5为例为例: P原子轨道杂化原子轨道杂化杂化杂化五个五个 sp3d 杂化轨道杂化轨道67PCl5分子结构：分子结构： 5个个键键，三种三种键键角角 90120和和 180, 空间构型空间构型三角双锥三角双锥, 和杂和杂化轨道形状一致化轨道形状一致68163626sp3d2杂化：杂化：一个一个s轨道轨道、三、三个个p轨道轨道、2个个d轨道杂化轨道杂化杂化轨道数目杂化轨道数目杂化轨道含量杂化轨道含量轨道夹角轨道夹角 杂化轨道构型杂化轨道构型6 s、 p

40、、 d 90o 180八面体八面体69以以AB6型分子型分子SF6为例为例: s 原子轨道杂化原子轨道杂化激发激发杂化杂化70SF6分子结构：分子结构： 6个个键，键，两种两种键键角角 90和和 180， 空间构型：空间构型：正八面体正八面体, 与杂化轨道形状一致与杂化轨道形状一致71杂化杂化类型类型轨道轨道数目数目轨道空间形轨道空间形状状= =分子构型分子构型键角键角分子分子类型类型例例sp2直线直线180AB2 BeCl2sp23平面三角形平面三角形120AB3BF3,BCl3sp34正四面体正四面体109AB4CH4sp3d5三角双锥三角双锥90, 120,180AB5PCl5sp3d2

41、6八面体八面体90, 180AB6SF6小结：小结：72由于各杂化轨道均有单电子由于各杂化轨道均有单电子, ,各轨道均参与成键各轨道均参与成键, , 分子分子空间结构及键角空间结构及键角与杂化轨道空间构型及轨道夹角一致。与杂化轨道空间构型及轨道夹角一致。ABn 键键数目？分子构型数目？分子构型 ? 等性杂化等性杂化可直接推断。可直接推断。每个杂化轨道上有一个单电子，每个单电子与每个杂化轨道上有一个单电子，每个单电子与ABn中中的的n个个B原子的单电子配对成键，杂化轨道原子的单电子配对成键，杂化轨道数目数目= 杂化杂化轨道上的单电子数目轨道上的单电子数目= ABn中中B原子数目原子数目，也是，也

42、是ABn中形成的中形成的键的数目键的数目。等性杂化：等性杂化：73不等性不等性杂化杂化: 仅仅部分杂化轨道上有单电子，部分杂化轨道上有单电子，另一部分杂化另一部分杂化轨道上轨道上孤对电子孤对电子的存在的存在, ,导致杂化轨道间夹角改变导致杂化轨道间夹角改变, ,成键成键后后分子空间结构及键角随着改变分子空间结构及键角随着改变 ( (分子的分子的键数目、键数目、空间空间构型仅取决于成键电子对占据的空间轨道构型仅取决于成键电子对占据的空间轨道, ,不包括孤对电不包括孤对电子子) ) 。不等性不等性杂化类型：杂化类型：sp，sp2， sp3等等l不等性不等性sp3杂化：杂化：74AB3型型 NH3:

43、孤对电子孤对电子N采取采取不等性不等性sp3杂化杂化, 轨道空间轨道空间形状四面体形状四面体,75NH3: 3个个键键，分子构型为分子构型为三角锥型三角锥型 (有一轨道孤有一轨道孤对电子占据，不包括孤对电子对电子占据，不包括孤对电子) , （孤对电子对成键电子的排斥力）（孤对电子对成键电子的排斥力）76AB2型型 H2O:O采取采取不等性不等性sp3轨道空间轨道空间形状四面体形状四面体,77H2O: 分子构型为分子构型为V V型，型，H2O: 2个个键键，分子构型为分子构型为V 型型 (有有2轨道孤对电子占轨道孤对电子占据，不包括孤对电子据，不包括孤对电子) , （2对孤对电子对成键电子的排斥

44、力增大）对孤对电子对成键电子的排斥力增大）78不等性不等性sp 杂化杂化O 2 s2 2 p4 C 2 s2 2 p2 键键 键键配位配位 键键:未未杂化杂化p 不等性不等性sp 杂化杂化CO ：C原子轨道杂化原子轨道杂化 2p2s不等性不等性sp 杂化杂化79S 3 s2 3 p4 不等性不等性sp2 杂化杂化未未杂化杂化p不等性不等性sp2杂化杂化 SO2 ： O 2 s2 2 p4 O 2 s2 2 p4 2P2s不等性不等性sp2 杂化杂化2个个 键，键，1个大个大键，v形形80l 杂化轨道上有单电子和孤对电子，每个单电子与杂化轨道上有单电子和孤对电子，每个单电子与ABn中的中的n个个

45、B原子的单电子配对成键，杂化轨道原子的单电子配对成键，杂化轨道数目数目杂化轨道上的单电子数目杂化轨道上的单电子数目= ABn中中B原子数目原子数目，也是，也是ABn中形成的中形成的键的数目键的数目。不等性杂化：不等性杂化：相同类型的不等性杂化相同类型的不等性杂化,由于孤对电子对数目不同由于孤对电子对数目不同,分子分子空间结构及键角不同空间结构及键角不同: 分子空间结构分子空间结构取决于成键电子对取决于成键电子对的空间位置。的空间位置。键角键角取决于取决于孤对电子对间的排斥力及孤对电子对与成键孤对电子对间的排斥力及孤对电子对与成键电子对间排斥力电子对间排斥力: 孤对电子对间的排斥孤对电子对间的排

46、斥孤对电子对与成孤对电子对与成键电子对。键电子对。81总结：总结： l 无论等性与不等性杂化轨道无论等性与不等性杂化轨道, 杂化轨道上的单电子杂化轨道上的单电子总总是用来形成是用来形成 键的键的，其，其数目数目= ABn中中B原子数目原子数目n，也，也是是ABn中形成的中形成的键的数目键的数目。l 由由 键构成的空间形状决定分子空间构型键构成的空间形状决定分子空间构型; l 若其它未参加杂化的若其它未参加杂化的p轨道上仍有单电子轨道上仍有单电子, 则可能形则可能形成成 键或大键或大 键。键。反映出杂化轨道只能解释分子中反映出杂化轨道只能解释分子中 键的形成及键的形成及分子空间结构，有些分子的其

47、它键型还需进一步分析。分子空间结构，有些分子的其它键型还需进一步分析。82杂化类杂化类型型杂化轨杂化轨道数目道数目轨道空轨道空间形状间形状孤电子孤电子对数目对数目成键电成键电子对数子对数分子构分子构型型分子分子类型类型例例sp2直线直线01 21直线直线AB2 ABBeCl2COsp23平面三平面三角形角形013 2正三角正三角V形形AB3AB2BF3SO2sp34四面体四面体0124 3 2四面体四面体三角锥三角锥V形形AB4AB3AB2CH4NH3H2Osp3d5三角双三角双锥锥01235 4 3 2?AB5AB4AB3AB2PCl5sp3d26八面体八面体012346 5 4 3 2?A

48、B6AB5AB4AB3AB2SF6ABn型分子杂化轨道形成型分子杂化轨道形成 键及分子构型情况键及分子构型情况: 83三三、价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论-推断共价分子的空间构型推断共价分子的空间构型 ABm分子或离子的分子或离子的空间构型空间构型与中心原子与中心原子A的的 价层电子对数目价层电子对数目有有关关:中心原子一般为电负性小的原子中心原子一般为电负性小的原子, A的的 价层电子对价层电子对VP = BP + LP价层价层 成键成键 孤对孤对 价层电子对价层电子对尽可能位于电子对之间尽可能位于电子对之间斥力最小斥力最小的位置的位置( (即轨道即轨道):):LP-LP LP-BP

49、BP-BP1. 基本要点基本要点键夹角：键夹角： LP-LP LP-BPBP-BP84 互斥不同的原因： 键合电子对受到左右两端带正电原子核的吸引，而孤对电子对只受到一端原子核吸引，相比之下，孤对电子对较“胖”，占据较大的空间，而键合电子较“瘦”，占据较小的空间,孤对电子对与键合电子对斥力不同使轨道夹角改变，从而分子空间构型发生畸变。畸变。LP-LP LP-BP BP-BP 根据根据 BP 的数目及所处位置的数目及所处位置, 推测出分子的空间构型推测出分子的空间构型 BP = VP - LP852. 分子分子ABm空间构型空间构型的确定方法的确定方法 XeF2 VP= (8+21)/2 = 5

50、 XeOF4 VP= (8+10+4 1)/2 = 6 VP = 1/2 A的价电子数的价电子数+B提供的成键电子数提供的成键电子数 x m 离子电荷数离子电荷数( ) 首先先确定中心原子首先先确定中心原子A的价层电子对数的价层电子对数: 分子中的多重键按分子中的多重键按单键即一对电子处理单键即一对电子处理例例: SO42- VP = (6+40+2)/2=4负负正正配位原子提供电子数：配位原子提供电子数：l 一个配位一个配位B原子提供一个电子原子提供一个电子. 如如H, Cl, 1;l 氧族元素作为配位原子不提供电子氧族元素作为配位原子不提供电子. 如如 O, S, 0; .总数为奇数时，商

51、进位总数为奇数时，商进位 。例如总数为。例如总数为 9，则对数为，则对数为 5 。86电子对数电子对数 电子对空间电子对空间排布排布、夹角夹角及形状及形状 2 180 直线形直线形 3 120正三角形正三角形 A 确定价层电子对的空间排布方式确定价层电子对的空间排布方式: :斥力最小斥力最小 4 10928正四面体正四面体A87有三种角度，有三种角度，90 ， 120，180。 6 对电子对电子 正八面体正八面体 有两种角度，有两种角度，90 ，180。 88 确定成键电子对数及位置确定成键电子对数及位置分子空间构型分子空间构型: BP = VP - LP 在在ABm分子中分子中,若若配体配体

52、B的个数的个数 m 和和VP电子对数相一致电子对数相一致，则，则LP=0 , 分子构型和价电子对空间构型一致分子构型和价电子对空间构型一致 : 各价电子对均为各价电子对均为成键电子对成键电子对m= BP = VP。VP的位置就是的位置就是B原子成键位置原子成键位置 当当配体配体B的个数的个数 m t-d d-d d-s s-s(t-叁键叁键,d-双键双键,s-单键单键)3）中心电负性的影响）中心电负性的影响 NH3 HNH 107 键角依次减小，如何解释？键角依次减小，如何解释？ PH3 HPH 93 AsH3 HAsH 92 SbH3 HSbH 9199 配体一致，中心电负性大，使成键电对距

53、中心近，于是相互配体一致，中心电负性大，使成键电对距中心近，于是相互间距离小。故斥力使键角变大，以达平衡。如间距离小。故斥力使键角变大，以达平衡。如 NH3 中中 HNH 键角键角大些，而大些，而 SbH3 中中 HSbH 键角键角小些。小些。 4）配体电负性的影响）配体电负性的影响 中心相同，配体电负性大时，成键电对距离中心远，于是相中心相同，配体电负性大时，成键电对距离中心远，于是相互间距离大，键角可以小些。故有：互间距离大，键角可以小些。故有： PCl3 ( 100 ) PBr3 ( 101.5 ) P I3 ( 102 )价层电子互斥理论的局限性价层电子互斥理论的局限性:不能说明成键原

54、理和键的相对稳定性不能说明成键原理和键的相对稳定性1003. 3. 价层电子对互斥理论与杂化轨道理论之间的关系价层电子对互斥理论与杂化轨道理论之间的关系不等性杂化类型杂化轨道数目轨道空间形状孤电子对数目成键电子对数分子构型分子类型sp3d5三角双锥123 4 3 2?AB4AB3AB2价电子价电子 价电子价电子 成键成键 孤对孤对 分子分子 分子分子 实实例例 对数对数 对构型对构型 电子对电子对 电子对电子对 类型类型 构型构型 5 5 0 4 1 3 2 2 3AB5AB4AB3AB2Sp3d不等性101不等性杂化类型杂化轨道数目轨道空间形状孤电子对数目成键电子对数分子构型分子类型sp3d

55、26八面体1234 5 4 3 2?AB5AB4AB3AB2价电子价电子 价电子价电子 成键成键 孤对孤对 分子分子 分子分子 实实例例 对数对数 对构型对构型 电子对电子对 电子对电子对 类型类型 构型构型 6 6 0 SF6 5 1 4 2AB6AB5AB4Sp3d2不等性102价层电子对排斥理论价层电子对排斥理论 中心原子价电子对数中心原子价电子对数 = 价电子对数的排布构型价电子对数的排布构型 = 杂化轨道理论杂化轨道理论 中心原子杂化类型中心原子杂化类型 杂化轨道数目杂化轨道数目 杂化轨道空间构型杂化轨道空间构型成键电子对数，孤对电子对数成键电子对数，孤对电子对数 分子空间构型分子空

56、间构型价电子对数价电子对数= =杂化轨道数目杂化轨道数目杂化类型杂化类型 2 2 sp 3 3 sp2 4 4 sp3 或或dsp2 5 5 sp3 d或或dsp3 6 6 sp3d2或或d2sp3 孤对电子对数孤对电子对数=0, 等性等性孤对电子对数孤对电子对数0, 不等性不等性 (价层电子对数和配体数相等价层电子对数和配体数相等) )(价层电子对数大于配体数目价层电子对数大于配体数目) )103推断COCl2分子空间结构,分析其键型并解释且分子的键角ClCO120o,而ClCCl120o？解答:C = OClClVP= (4+2+0)=3LP=配位原子数, 故分子平面三角型结构 未未杂化杂

57、化p C 2 s2 2 p2 2 s1 2 p3 可知中心原子C采取sp2等性杂化(须激发电子),杂化轨道为平面正三角型,分别与两个Cl,一个O形成三个键,C原子上剩余的含单电子的P轨道与O上含单电子的P轨道侧向重叠形成一个键,C-Cl为单键,C=O为双键,分子为平面三角型。由于双键部分电子密度较大，排斥作用更强，对C-Cl键上的成键电子有较大的排斥，使得ClCO120o,而ClCCl120o。104特点特点： 多个原子上相互平行的多个原子上相互平行的 p 轨道连贯重叠轨道连贯重叠 在一在一 起构成起构成一个整体，一个整体， 而而 p 电子在这个电子在这个 整体内整体内运动所形成的键运动所形成

58、的键形成条件形成条件： 参与成键的原子应在一个平面上，而且每个参与成键的原子应在一个平面上，而且每个原子都能提供原子都能提供1个相互平行的个相互平行的 p 轨道轨道 nO2O2-O22-顺磁性物质：O2,O2+,O2-。由于O2+和O2-只有一个单电子。而O2有两个单电子，因而O2的磁性比O2+和O2-的磁性大。125第第 2 周期元素双原子分子的分子轨道电子排布：周期元素双原子分子的分子轨道电子排布： 第第2周周期期元元素素同同核核双双原原子子分分 子子 包包 括括 Li2， Be2， B2，C2，N2，O2，F2和和 Ne2 分分子子。它它们们的的电电子子组组态如右。态如右。Li2 Be2

59、B2C2N2O2F2Ne21s2 1s21s2 1s21s2 1s21s2 1s21s2 1s21s2 1s21s2 1s2 1s2 1s2126三三异核双原子分子轨道异核双原子分子轨道: CO, NO, HF 等电子原理等电子原理: CO: 14e，与N2相同(1s)2(1s*)2(2s)2(2s*)2 (2py)2(2pz)2(2px)2 *2 *2O MOC 2 2 2 *21s 1s *1s1s2s 2s *2s2s2p2p 键级键级 = ( 6 0 ) / 2 = 3 三键三键: 一个一个 键，两个键，两个 键。键。 无单电子，显抗磁性无单电子，显抗磁性 。 NO: 15e， (1s

60、)2(1s*)2(2s)2(2s*)2(2py)2(2pz)2 (2px)2(2py*)1 键级2.5127分子轨道理论与价键理论的比较分子轨道理论与价键理论的比较（1）成键原理不同。）成键原理不同。VBMO+（2）实现有效成键必须满足实现有效成键必须满足能量近似原则、最大重叠原能量近似原则、最大重叠原 则和对称性匹配原则则和对称性匹配原则 。（3）价键理论可以很好地说明分子结构与分子几何形状之价键理论可以很好地说明分子结构与分子几何形状之 间的关系，但不能表示出轨道的相对能级；分子轨道间的关系，但不能表示出轨道的相对能级；分子轨道 法的缺点是不能给出轨道的空间图像，但却可以相当法的缺点是不能

61、给出轨道的空间图像，但却可以相当 成功地预言某一特定的化学键能否形成。成功地预言某一特定的化学键能否形成。128一、键的极性与分子的极性一、键的极性与分子的极性偶极矩( ():): 度度量量极极性性的的物物理理量量叫叫做做偶偶极极矩矩, ,表表示示分分子子中中正正、负电荷中心不重合的程度负电荷中心不重合的程度的矢量的矢量。 大小相等，符号相反大小相等，符号相反, ,彼此相距为彼此相距为 d d 的两个电荷（的两个电荷（+ +q q和和- -q q）组成的体系称为偶极子组成的体系称为偶极子, ,其电量与距离之积，就是分子的偶极其电量与距离之积，就是分子的偶极矩矩( = q X d ) 。 偶极矩

62、以德拜（偶极矩以德拜（D D）为单位，为单位，1D =1.62 1D =1.62 10 102929 库仑库仑.m.m9.6 分子间作用力分子间作用力共价键 非极性键非极性键: :非极性分子非极性分子 =0 极性键极性键 非极性分子非极性分子 极性分子极性分子 0129 多原子分子的偶极矩是各键矩的矢量和多原子分子的偶极矩是各键矩的矢量和: :多原子分子的偶极矩多原子分子的偶极矩是否等于零取决于分子的几何构型是否等于零取决于分子的几何构型, , 因此因此测定偶极矩可用来判测定偶极矩可用来判别分子的几何构型别分子的几何构型。 双原子分子的偶极矩就是极性键的键矩双原子分子的偶极矩就是极性键的键矩:

63、 :同核双原子分子的实测偶极矩都等于零，是非极性分子。同核双原子分子的实测偶极矩都等于零，是非极性分子。异核双原子分子异核双原子分子HFHF、HClHCl、HBrHBr、HIHI的极性依次减小的极性依次减小。 a.分子构型不完全对称不完全对称，是极性分子NH3,H2O,H2S,CH3Clb.分子构型对称对称，是非极性分子CO2,CCl4,CH4 非极性分子偶非极性分子偶极矩为零，但各极矩为零，但各键矩不一定为零，键矩不一定为零，如如 BCl BCl 3 3 。130二、偶极的类型二、偶极的类型极性分子固有的偶极叫极性分子固有的偶极叫永久偶极永久偶极；非极性分子在极性分子诱导下产生的偶极叫非极性

64、分子在极性分子诱导下产生的偶极叫诱导偶极诱导偶极； 由不断运动的电子和不停振动的原子核在某一瞬间的相对位移由不断运动的电子和不停振动的原子核在某一瞬间的相对位移造成分子正、负电荷重心分离引起的偶极叫造成分子正、负电荷重心分离引起的偶极叫瞬间偶极瞬间偶极。131三分子间作用力 除化学键除化学键( (共价键、离子键、金属键共价键、离子键、金属键) )外，外，分子与分子之间，分子与分子之间，某些较大分子的基团之间，或小分子与大分子内的基团之间，还某些较大分子的基团之间，或小分子与大分子内的基团之间，还存在着各种各样的作用力，总称分子间力存在着各种各样的作用力，总称分子间力。特点:相对于化学键，分子间

65、力是一类弱作用力。分子间力是一类弱作用力。化学键的键能数量级达102，甚至103kJ/mol，而分子间力的能量只几个kJ/mol的数量级，比化学键弱得多。相对于化学键，大多数分子间力又是短程作用力分子间力又是短程作用力，只有当分子距离几个几个pm时才显现出来。范德华力和氢键是两类最常见的分子间力范德华力和氢键是两类最常见的分子间力。1321、范德华力范德华力普遍地存在于固、液、气态任何微粒之间。范德华力普遍地存在于固、液、气态任何微粒之间。范德华力范德华力没有方向性和饱和性，没有方向性和饱和性，不受微粒之间的方向与个数不受微粒之间的方向与个数的限制。的限制。范德华力可分解为三种不同来源的作用力

66、：范德华力可分解为三种不同来源的作用力：色散力色散力,诱导力诱导力, 取向力取向力 取向力取向力: 是极性分子与极性分子之间的永久偶极与永久偶极是极性分子与极性分子之间的永久偶极与永久偶极之间的静电引力。之间的静电引力。它它仅存仅存在于极性分子之间在于极性分子之间， F 2 。对大多数极性分子，取向力仅占其范德华力构成中的很小分额，只有少数强极性分子例外。133 诱导力诱导力: : 诱导偶极诱导偶极 永久偶极之间的作用称为诱导力。永久偶极之间的作用称为诱导力。 极性分子作为电场，使非极性分子产生诱导偶极或使极性分极性分子作为电场，使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极增大（也产生诱导偶极）

67、，这时诱导偶极与永久偶极之子的偶极增大（也产生诱导偶极），这时诱导偶极与永久偶极之间产生诱导力。存在于间产生诱导力。存在于极性分子与非极性分子之间，也存在于极极性分子与非极性分子之间，也存在于极性分子与极性分子性分子与极性分子之间。之间。诱导偶极矩的大小由固有固有偶极的偶极矩偶极的偶极矩()大小和分子变形性分子变形性的大小决定。分子越容易变形分子越容易变形, ,在同一固在同一固有偶极作用下产生的诱导有偶极作用下产生的诱导偶极矩就越大偶极矩就越大。 所谓分子的变形性，即分所谓分子的变形性，即分子的正负电重心的可分程子的正负电重心的可分程度，分子体积越大，电子度，分子体积越大，电子越多，变形性越大

68、。越多，变形性越大。134 色散力色散力: : 瞬间偶极瞬间偶极 瞬间偶极瞬间偶极( (分子中的电子围绕整个分子快速运动产生)之间有色散力。之间有色散力。 由于各种分子均有瞬间偶极，故由于各种分子均有瞬间偶极，故色散力存在于极性分色散力存在于极性分子和子和极极性分子，极性分子性分子，极性分子和和非极性分子及非极性分子非极性分子及非极性分子和和非极性分子之间非极性分子之间 。 分子越大、分子内电子越多，分子刚性越差，分子里的电子云越松散，越容易变形，色散力就越大。135分子间作用力的分配分子间作用力的分配 (kJmol-1)分子分子取向力取向力诱导力诱导力色散力色散力总和总和Ar 0.000 0

69、.000 8.5 8.5CO 0.003 0.008 8.75 8.75HI 0.025 0.113 25.87 26.00HBr 0.69 0.502 21.94 23.11HCl 3.31 1.00 16.83 21.14NH3 13.31 1.55 14.95 29.60H2O 36.39 1.93 9.00 47.31 除除极极少少数数强强极极性性分分子子(如如 HF，H2O)外外，在在分分子子间间力力中中，大多数分子间力都以色散力为主：大多数分子间力都以色散力为主：136 范德华力范德华力(尤其色散力尤其色散力)的大小与物质的的大小与物质的状态、状态、 m. p. ，b. p. 等物

70、理性质有关等物理性质有关:1)常态下F2,Cl2为气态；Br2为液态；I2为固态，由于色散力不同色散力不同2) 范德华力范德华力越大，越大，物质的物质的 m. p. ，b. p.越高 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 b.p. -44.5 b.p. -0.5 b.p. 36 随分子结构密实程度的增大而减小随分子结构密实程度的增大而减小, ,导致沸点同样下降导致沸点同样下降 CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CHCH3 CH3CCH3 CH3 CH3 b.p. 36 b.p. 28 b.p. 9.5 1）随分子体积的增大而增大随分子体

71、积的增大而增大, , 导致沸点同样升高导致沸点同样升高1372. 2. 氢键氢键: : 最强的分子间力。最强的分子间力。 以以 HF 为例，为例，F 的电负性相当大的电负性相当大， r 相当相当小，电子对偏向小，电子对偏向 F，而而 H 几乎成了质子。几乎成了质子。此时此时 H 与其它分子中电负性相当大、与其它分子中电负性相当大、r 小的原子相互接近时，产生一种特殊的分子间力小的原子相互接近时，产生一种特殊的分子间力 氢键氢键 。 表表示为示为 如如 F H F H 又如水分子之间的氢键又如水分子之间的氢键138 氢键的形成有两个条件：氢键的形成有两个条件： 1) 与电负性大且与电负性大且 r

72、 小的原子小的原子 ( F，O， N ) 相连的相连的 H ；2) 在附近有电负性大，在附近有电负性大，r 小的原子小的原子 ( F，O，N ) 。139 由于由于 H 的两侧电负性极大的原子的负电排斥，使两个原子在的两侧电负性极大的原子的负电排斥，使两个原子在 H 两侧呈直线排列。除非其它外力有较大影响时，才改变方向。两侧呈直线排列。除非其它外力有较大影响时，才改变方向。 氢键的强度氢键的强度: 氢键的强度氢键的强度介于化学键和范德华力之间，其大小和介于化学键和范德华力之间，其大小和 H H 两侧的原子的两侧的原子的电负性有关，见下列氢键的键能数据。电负性有关，见下列氢键的键能数据。 F H

73、 F O H O N H N E / kJ mol1 28.0 18.8 5.4 氢键的特点氢键的特点: 饱和性和方向性饱和性和方向性 由于由于 H 的体积小，的体积小，1 个个 H 只能形成一个氢键只能形成一个氢键 。 氢键氢键的种类的种类: 分子间氢键分子间氢键和和分子分子内内氢键氢键: 若若 H 两侧的电两侧的电负性大的原子负性大的原子在在同一分子同一分子中中，则为分子内氢键。则为分子内氢键。邻硝基苯酚邻硝基苯酚140 氢键对于化合物性质的影响氢键对于化合物性质的影响：1）物质的熔点、沸点将升高。物质的熔点、沸点将升高。HF HCl HBr HI半径依次增大，色散力增加，半径依次增大，色

74、散力增加，b. p. 依次增高，依次增高， HCl HBr HI 但由于但由于 HF 分子间有氢键，分子间有氢键，故故 HF 的的 b. p. 在这个序列中在这个序列中最高，破坏了从左到右最高，破坏了从左到右 b. p. 升升高的规律。高的规律。 H2O，NH3 由于分由于分子间氢键的存在，在同族氢化物子间氢键的存在，在同族氢化物中中 b. p. 亦是最高。亦是最高。141 典型的例子是对硝基苯酚和邻硝基苯酚典型的例子是对硝基苯酚和邻硝基苯酚 ： 2）有分子内氢键的化合物的沸点，熔点不是很高。有分子内氢键的化合物的沸点，熔点不是很高。因因可以形成分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成。可以形成

75、分子内氢键时，势必削弱分子间氢键的形成。 有分子内氢键有分子内氢键 m. p. 44 45 没有分子内氢键没有分子内氢键 m.p. 113 114 3） 4 时水的密度最大时水的密度最大？ H2O 分子间，分子间，HF 分子间氢键很强，以致于分子发生缔合。分子间氢键很强，以致于分子发生缔合。 经常经常以以 ( H2O ) 2 ，( H2O ) 3 和和 ( HF ) 2 ，( HF ) 3 形式存在。而形式存在。而其中其中 ( H2O ) 2 的的排列最紧密排列最紧密，且且 4 时时 ( H2O ) 2 比例最大，比例最大，4） 粘度，酸性，粘度，酸性， 化学反应性化学反应性1421 1、分子

76、晶体及特性：、分子晶体及特性：分子晶体：占据晶格结点的质点是小分子，分子晶体：占据晶格结点的质点是小分子，分子间靠范德华力分子间靠范德华力彼此规则排列，形成的宏观聚集体。彼此规则排列，形成的宏观聚集体。特性：硬度小，熔沸点低特性：硬度小，熔沸点低; ;固液气态导电性差固液气态导电性差; ; 加工性尚可。加工性尚可。2 2、原子晶体、原子晶体: : 金刚石金刚石,SiO,SiO2 2定义：定义：占据晶格结点的质点为原子，占据晶格结点的质点为原子，原子间通过共价键原子间通过共价键规则排列，规则排列，形成的宏观聚集体。形成的宏观聚集体。特征：特征：不存在独立的小分子不存在独立的小分子; ;高熔沸点、

77、高硬度高熔沸点、高硬度; ; 热电不良导体热电不良导体 加工性能差加工性能差3 3、混合型晶体、混合型晶体石墨石墨9.7 分子晶体和原子晶体分子晶体和原子晶体143本本章章内内容容提提要要离子键的形成离子键的形成离子的特征离子的特征离子晶体和晶格能离子晶体和晶格能价键理论的基本要点和应用价键理论的基本要点和应用杂化轨道理论的基本要点和应用杂化轨道理论的基本要点和应用价层电子对互斥理论的基本要点和应用价层电子对互斥理论的基本要点和应用分子轨道理论的基本要点和应用分子轨道理论的基本要点和应用离域大离域大键键键级和键能键级和键能键长和键角键长和键角键的极性和分子的极性键的极性和分子的极性范德华力范德

78、华力 氢键氢键离子键理论离子键理论分子间分子间作用力作用力键参数键参数共共价价键键理理论论化学键化学键金属键理论金属键理论144习题习题: 1. 重点总结重点总结2. 7, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 19, 22, 23,3. 讨论讨论SO2、BF3、 CO32-的成键情况及其空间构型。的成键情况及其空间构型。 4. 为何为何COCl2是平面三角型结构是平面三角型结构, 且分子的键角且分子的键角ClCO120 o, 而而ClCCl120o ？ 5.写出有关写出有关O2, CO的分子轨道式或能级图，并指出其的分子轨道式或能级图，并指出其键级和磁性。键级和磁性。145一、配合物

79、的定义一、配合物的定义二、配合物的组成二、配合物的组成三、配合物的命名三、配合物的命名四、配合物的价键理论四、配合物的价键理论自学自学146配合物的命名一、配离子：配体名称置于中心原子之前不同配体名称间用分开配体的数目用一二三四等表示在最后一个配体名称之前缀以“合”字若配体名称较长或为复杂配体时，配体名称写在配体数目后的括号中当中心离子具有多种氧化态时，可在该原子后用括号注明（常用罗马数字）Mn(H2O)62+六水合锰(II)离子147例1：Fe(CN)64-例2：Cr(en)33+六氰合铁(II)离子三（乙二胺）合铬(III)离子例3：Fe(CN)5(H2O)2-五氰水合铁(III)离子14

80、8二、配体的次序：无机配体在前，有机配体在后先阴离子配体，后阳离子配体，最后中性配体同类配体，按配位原子元素符号的英文字母顺序若同类配体的配位原子相同，则含较少原子数的配体排在前若配位原子相同，配体中所含原子数目也相同，则按在结构式中与配位原子相连的原子的元素符号字母顺序排列配体相同，配位原子不同，则按配位原子元素符号的字母顺序排列NH2-，NO2-149例3：Cu(acac)(bpy)(py)+例2：Ni(phen)2(H2O)22+例1：Fe(CN)5(NO)2-乙酰丙酮根吡啶(2,2-联吡啶)合铜(II)离子二水二(1,10-菲罗啉)合镍(II)离子五氰亚硝酰合铁(II)离子150三、含

81、配阴离子的配合物：三、含配阴离子的配合物：在配阴离子与外界阳离子之间用“酸”字相连四、含配阳离子的配合物：阴离子在前，配阳离子在后五、俗名：黄血盐，赤血盐，硝普钠，等例：K4Fe(CN)6六氰合铁(II)酸钾例：Cr(en)3(ClO4)3高氯酸三（乙二胺）合铬(III)例：Cr(en)3Cl3氯化三（乙二胺）合铬(III)151配合物的异构现象配合物的异构现象：配合物化学组成相同，但原子间连接方式或空间排列方式不同而引起配合物结构性质不同的现象。化学结构异构立体异构光学异构几何异构152一、几何异构：一、几何异构：配体在中心原子周围的几何位置不同。例1：平面型的Pt(NH3)2Cl2顺-二氯

82、二氨合铂反-二氯二氨合铂极性非极性153反-二氯四氨合铂顺-二氯四氨合铂非极性（绿色）极性（紫色）例2：八面体型的Pt(NH3)4Cl2154二、光学异构（旋光异构、手性异构、光活性异构）：若分子与其镜像不能重叠，则该分子与其镜像互为对映异构体。例：顺-二氯二（乙二胺）合钴(III)离子155三、键合异构:异性双位配体以不同配位原子与中心原子成键所产生的异构现象。例：硝基五氨合钴(III)离子亚硝酸根五氨合钴(III)离子156四、电离异构四、电离异构由于内外界配体互换所产生的异构现象。例：Co(NH3)4Cl2Br与Co(NH3)4ClBrClCr(H2O)6Cl3Cr(H2O)5ClCl2

83、H2OCr(H2O)4Cl2Cl2H2O例：五、配位异构五、配位异构在阴阳离子都为配离子的化合物中，阴阳离子间互换配体所产生的异构现象。例： CoIII(NH3)6Cr(CN)6Cr(NH3)6CoIII(CN)6157配合物的化学键理论1.价键理论2. 晶体场理论158一、一、 价键理论价键理论1、 理论要点理论要点内层和外层的d轨道均可参与杂化中中心心原原子子的的杂杂化化空空轨轨道道接接受受配配体体提提供供的的电电子子对对形形成成配配位位键键内轨型外轨型159 轨道杂化类型与配位个体的几何构型轨道杂化类型与配位个体的几何构型配位数配位数杂化类型杂化类型几何构型几何构型实例实例2sp直线形直

84、线形Hg(NH3)22+ 3sp2等边三角形等边三角形CuCl32-4sp3正四面体形正四面体形Ni(NH3)42+dsp2正方形正方形Ni(CN)42-5dsp3三角双锥形三角双锥形Fe(CO)56sp3d2正八面体形正八面体形CoF63-d2sp3Co(CN)63-160 2NH3Hg(NH3)22+Hg2+价层电子结构为价层电子结构为5d 6s 6p5dspHg(NH3)22+直线形直线形 (sp杂化)轨道杂化类型与配位个体的几何构型轨道杂化类型与配位个体的几何构型161CuCl32-正三角形正三角形（sp2杂化）杂化）Cu+价层电子结构为价层电子结构为3d 4s 4p 3Cl-CuCl32-3dsp21623dsp3NH3Ni2+价层电子结构为价层电子结构为3d 4s 4pNi(NH3)42+Ni(NH3)42+ 正四面体正四面体(sp3杂化杂化)3d 4s 4pNi(CN)42- 正方形正方形(dsp2)Ni(CN)42-CN-Ni2+价层电子结构为价层电子结构为3ddsp2