第三节化学键2

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1、化学键化学键绳狱晌蠕武壁孵史锯粱式悍肋犹墓再乐下桌塔勘载淆氧潮旧苇至娃汽钱废第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回7认识分子间作用力和氢键的本质，会解释其对物质认识分子间作用力和氢键的本质，会解释其对物质 性质的影响。性质的影响。1认识化学键的本质；认识化学键的本质；2掌握离子键的形成及其特点；掌握离子键的形成及其特点；3掌握离子的特征，离子极化概念；掌握离子的特征，离子极化概念；4掌握价键理论的内容；会用价键理论解释共价键的掌握价键理论的内容；会用价键理论解释共价键的 特征，会用价电子对互斥理论和杂化轨道理论解释特征，会用价电子对互斥理论和杂化轨道理论解释 简单的分子结

2、构；简单的分子结构；5初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分子轨道初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分子轨道 特点；特点；6理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论 解释固体分类；解释固体分类；本章教学要求本章教学要求惺汾唇孩笆晕窟辽玄玖酝鸭仁壤箱婪灼狭蟹响粤谰竿吱脯蒂务橇弱纵锁讣第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.1 化学键的定义化学键的定义 Definition of chemical bond2.2 离子键理论离子键理论 Ionic bond theory2.3 共价键的概念与路易斯结构式共价键的概念与路易斯结

3、构式 Concept of the covalent bond theory and Lewis structure formula2.7 金属键理论金属键理论 Metallic bond theory 2.8 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键 Intermolecular forces and hydrogen bond2.4 用以判断共价分子几何形状的价层电子对互斥用以判断共价分子几何形状的价层电子对互斥 理论理论 VSEPR for judging the configuration of the covalence molecular 2.5 原子轨道的重叠原子轨道的重叠 价键理论

4、价键理论 Superposition of atomic orbital valence bond theory2.6 分子轨道理论分子轨道理论 Molecular orbital theory边狞营勺钢琳惨伯糜颠旗卢猩亡躬逮船赫铸藩弥砍沥花佯樊显投改短句将第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回化学键的定义化学键的定义 Definition of chemical bond1. 什么是化学键什么是化学键2Na (s) + Cl2 (g) 2NaCl (s) 颜色颜色状态状态导电性导电性通电下通电下银灰色银灰色 黄绿色黄绿色 无色无色 固体固体 气体气体 晶体晶体 极强极强

5、 极弱极弱 极弱，熔融导电极弱，熔融导电 无变化无变化 无变化无变化 熔融下反应逆转熔融下反应逆转 辽柳貉缎饯二凉岁颠称札纷郡矩焰烷构牺让芯蒜需挎轩嗣解渗柑柜诺蹲寿第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 Pauling 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

6、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之间间的的强强相相互作用力。互作用力。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黄伟拟疯验痰飞忿骨蕴坤到不捂奄丢俺慢宗窿纷因羹混属足蚀饭核炊帐愿第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2. 已明确了的化学键类型已明确了的化学键类型化化学学键键共共价价键键金金属属键键离子配键离子配键离子偶极配键离子偶极配键离子键离子键 电价配键电价配键配配键键双原双原子共子共价键价键多原多原子共子共价键价键电子对键电子对键（单、双、（单、双、叁键）叁键）单电子键单电子键三电子键三电子键共轭共轭 键键多中心键多中心键极极

7、 性性 键键 共价配键共价配键非极性键非极性键电电价价键键融俘值素昨侯泛肠柞锄绕另按逃懦茬寿嘿薪咽钙午彰楚茎过军纱纺卒漠标第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.2.1 离子键及其特点离子键及其特点2.2 离子键理论离子键理论 Ionic bond theory （1）离子键的形成）离子键的形成形成条件形成条件 XA XB 2.0形成化学键形成化学键-450 kJmol-1已蹲跋横摧痛舌臆靛废支苦芝廊建乍君由废醉嫌愉故菩牧砷衷须聪塞筹荆第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回（2）离子键的特点离子键的特点 本质是本质是静电引力静电引力（库仑引力）（库

8、仑引力） 没有没有方向性方向性和和饱和性饱和性（库仑引力的性质所决定）（库仑引力的性质所决定） 键的极性键的极性与元素的电负性有关与元素的电负性有关NaClCsCl肃肄鲜淋尉躺粪烈脉札掳挫丢尖英销否罢趋抬轧拜涯仁博冒悦埔匹冕垫捂第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 也可用也可用 Hannay & Smyth 公式公式来计算键的离子性。来计算键的离子性。离子性离子性=16(x)+3.5 (x)2100%xA-xB离子性百分率离子性百分率(%)0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.2010409152230394755

9、63707682868992盆估属赵凤程堤蛛抿申内表幌仔沥寨够川岛习儿蜘华揩翅饭滁各蜕舶忧窗第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回（3 )晶格能晶格能 (lattice energy) 定义定义 1 1mol 的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收 的能量，以符号的能量，以符号U 表示。表示。 作用作用 度量离子键的强度。晶格类型相同时，度量离子键的强度。晶格类型相同时，U与正、与正、 负离子电荷数成正比，与离子间距离负离子电荷数成正比，与离子间距离r0成反比。成反比。MX (S) M+ (g) + X- (g) 993 801747 6

10、612 852 2 614 2 430 1 918+1,-1 +1,-1+1,-1 +1,-1+2,-2 +2,-2 +2,-2 +2,-2231 282298 323210 240 257 256 923 786 747 7043 791 3 401 3 223 3 054化合物化合物 离子电荷离子电荷 ro/pm U/kJmol-1 t (m. p.)/NaF NaCl NaBr NaIMgO CaO SrO BaO峪跪襟识澄芍声疟大凌裔补膊俱岗虹秧妨已未柄囤睫魂郁玻至即狱携您拔第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 晶格能可以通过各种晶格能可以通过各种方法计算得到（

11、本课程不方法计算得到（本课程不要求），最常用的有以下要求），最常用的有以下几种方法：几种方法： 波恩波恩-哈勃循环哈勃循环 玻恩玻恩-兰达公式兰达公式 水合能循环法水合能循环法隔惋筒假炊王氖郧灾锌聘舷宁迈藤帅蔗浪允便翘藻惹松才国碘整扯界唐有第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回卤化物卤化物 实验值实验值 计算值计算值 最佳最佳值值 (热化学循环热化学循环 ) (波恩波恩-兰达公式兰达公式) LiF LiCl LiBr LiINaFNaClNaBrNaIKF KCl KBr KI1033845.2797.9739.7915.0788.0739.3692.0813.4708.

12、8679.5640.21004 840.1781.2 718.4914.2770.3 728.4 680.7 812.1701.2671.1632.21008 811.3766.1708.4902.0755.2718.8663.2797.5687.4659.8623.0 胚逐碧猛莫桐溅萤激丫惧远褪锯醇妆魄幅溜控蚤沥诛嗓礁玲浦淀玩迟措径第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回（4） 离子极化离子极化 (ionic polarization) 分子中原子的核外电子受电场的作用，电子云发分子中原子的核外电子受电场的作用，电子云发生变形，这种现象称为极化。生变形，这种现象称为极化。

13、 离子自身也受其他离子电场的作用，也可以发离子自身也受其他离子电场的作用，也可以发生极化，其结果都是使电子云变形，并使正离子和负生极化，其结果都是使电子云变形，并使正离子和负离子之间产生了额外的吸引力。离子之间产生了额外的吸引力。 负离子的半径一般较大，外壳上有较多的电子，易于负离子的半径一般较大，外壳上有较多的电子，易于被诱导，变形性大。通常研究离子间的相互作用时，一被诱导，变形性大。通常研究离子间的相互作用时，一般考虑正离子的极化作用和负离子的变形性。般考虑正离子的极化作用和负离子的变形性。极化和变形极化和变形凑镊愈晌筛雷俭忽峡掘医取好封挽锚莱云间杜曲苯墩尿貌祥料卷找尚旺宛第三节化学键2第

14、三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回极化作用的强弱极化作用的强弱 影响极化作用的强弱因素决定影响极化作用的强弱因素决定于离子的半径、电荷和电子构型。离子电荷愈高、于离子的半径、电荷和电子构型。离子电荷愈高、半径愈小，极化作用愈强。正离子的电子层结构对半径愈小，极化作用愈强。正离子的电子层结构对极化作用也有影响。极化作用也有影响。极化作用和变形性极化作用和变形性变变形形性性的的大大小小 离离子子的的半半径径愈愈大大，变变形形性性愈愈大大。变变形形性性也也与与电电子子构构型型有有关关，外外层层具具有有917个个电电子子的的离离子变形性比稀有气体构型的要大得多。子变形性比稀有气体构型的要大得

15、多。附加极化作用附加极化作用 负离子被极化后，在一定程度上增负离子被极化后，在一定程度上增强了负离子对正离子的极化作用，强了负离子对正离子的极化作用， 结果正离子变形结果正离子变形被极化，正离子被极化后，又增加了它对负离子的被极化，正离子被极化后，又增加了它对负离子的极化作用。这种加强的极化作用称为附加极化。极化作用。这种加强的极化作用称为附加极化。尉丢烛迁尔忽壕雁依刚揍树血码厕赊复硼壳在卿韧固欺所汕捅靴筛厚漓把第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响 随着离子极化的增强，离子间的核间距缩短，会引随着离子极化的增强，离子间

16、的核间距缩短，会引起化学键型的变化，键的性质可能从离子键逐步过渡到起化学键型的变化，键的性质可能从离子键逐步过渡到共价键共价键. .即经过一系列中间状态的极化键，最后可转变即经过一系列中间状态的极化键，最后可转变为极化很小的共价键。为极化很小的共价键。离子相互极化的增强离子相互极化的增强键的极性增大键的极性增大理想离子键理想离子键（无极化）（无极化）基本上是离子键基本上是离子键（轻微极化）（轻微极化）过渡键型过渡键型（较强极化）（较强极化）基本上是共价键基本上是共价键（强烈极化）（强烈极化）节甩巍妓邻只床寺棚喘岸预拘樊单戈台帝涡燕瘸撰刚运砌贾梭莫诉撕胁寂第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页

17、下页目录目录返回返回离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响 熔熔点点和和沸沸点点降降低低 如如，在在BeCl2等等化化合合物物中中，Be2半半径径最最小小，又又是是2电电子子构构型型，因因此此Be2有有很很大大的的极极化化能能力力，使使Cl发发生生比比较较显显著著的的变变形形，Be2和和Cl之之间间的的键键有有较较显显著著的的共共价价性性。因因此此BeCl2具具有有较较低低的的熔熔、沸沸点点 （410） 。 溶溶解解度度降降低低 离离子子极极化化使使离离子子键键逐逐步步向向共共价价键键过过渡渡，根根据据相相似似相相溶溶的的原原理理，离离子子极极化化的的结结果果必必然然导导致致化合

18、物在水中溶解度的降低。化合物在水中溶解度的降低。 化合物的颜色化合物的颜色 在一般情况下，如果组成化合物在一般情况下，如果组成化合物的两种离子都是无色的，则化合物也无色，如的两种离子都是无色的，则化合物也无色，如NaCl、KNO3，如果其中一种离子无色，则另一种离子的颜色，如果其中一种离子无色，则另一种离子的颜色就是该化合物的颜色，如就是该化合物的颜色，如 K2CrO4 呈黄色。呈黄色。啦皮抱扦兹撵轨鸯擎频蛙筹匹垣兄疑迂挞尊老己欠俱阴氧甩醛书冲漫滴谷第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回较强的极化作用也会影响离子化合物晶型的转变较强的极化作用也会影响离子化合物晶型的转变譬

19、赞稠嗅建犹柴民罚击屿鸯争怨狼金舶屎洗孝尝鸵烦潭黑鞋妇砰韩坍釉瑚第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回可用离子极化观点解释。可用离子极化观点解释。为什么下列各物质溶解度依次减小， 颜色逐渐加深？ AgF（白色） AgCl（白色） AgBr（淡黄色） AgI（黄色）为什么为什么Na2S易溶于水，易溶于水，ZnSZnS难溶于水？难溶于水？Question 1Question 1Solution庭吏反昌腹序布如羔办榷涉弱班绵丛晚袭项堡祁曾绵他您源磐夹肋杭改糜第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.2.2 离子的特征离子的特征离子键离子键的强度的强度正、负离

20、正、负离子的性质子的性质离子化合离子化合物的性质物的性质取决于取决于取取决决于于1. 离子电荷离子电荷 (charge) 正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于中性原正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于中性原 子失去电子数目。子失去电子数目。 负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于中性负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于中性 原子获得电子的数目原子获得电子的数目;出现在离子晶体中的负离子出现在离子晶体中的负离子 还可以是多原子离子还可以是多原子离子 。 岛垂猛制牲龟笺葫伐吩析昂募同奇驯矫洗剖陇紫普敢封揽嘲根戏厚未宛仰第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2. 离子

21、半径离子半径 (radius)严格讲，离子半径无法确定严格讲，离子半径无法确定 （电子云无明确边界）（电子云无明确边界）核间距（核间距（nuclear separation） 的一半的一半关键是如何分割（关键是如何分割（X射线衍射射线衍射 法）法）三套数据，使用时应是自洽的三套数据，使用时应是自洽的推荐使用推荐使用R. D. Shanon半径数据半径数据 （考虑到配位数的影响）（考虑到配位数的影响）掸六豫胯钱贫舅秉长谭舌酌窃肘斯划宿蜡掣蚊樟铅恐屿虚淬蒂禾肠久斥部第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回1)对对同同一一主主族族具具有有相相同同电电荷荷的的离离子子而而言言，半半

22、径径自自上上而而下下增大。例如：增大。例如： Li+Na+K+Rb+Cs+；F-Cl-Br-I-2)对同一元素的正离子而言对同一元素的正离子而言, 半径随离子电荷升高而减半径随离子电荷升高而减 小。例如小。例如: Fe3+Fe2+3)对等电子离子而言，半径随负电荷的降低和正电荷的对等电子离子而言，半径随负电荷的降低和正电荷的 升高而减小。例如：升高而减小。例如： O2-F-Na+Mg2+Al3+4)4)相同电荷的过渡元素和内过渡元素正离子的半径均随相同电荷的过渡元素和内过渡元素正离子的半径均随 原子序数的增加而减小，第原子序数的增加而减小，第 1 章介绍原子半径时提到章介绍原子半径时提到 “

23、“镧系收缩镧系收缩”的概念的概念, 该概念也适用于电荷数为该概念也适用于电荷数为+3 和和 Ln3+ 离子。离子。 亚陪濒羽毫冀出阿十遇敦癌葵玻悠憾还庚北西庸岭畸颈擦贴席豆克姬畜竹第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回能得到真正的能得到真正的“离子半径离子半径”吗的吗的? ? 不不论论是是阴阴离离子子还还是是阳阳离离子子，其其电电荷荷密密度度都都随随半半径径的的增增大大而而减减小小。可可以以设设想想, 在在阴阴、阳阳离离子子相相互互“接接触触”的的那那一一点点上上, 电电荷荷密密度度是是最最小小的的。如如果果能能测测得得相相邻邻离离子子间间电电荷荷密密度度的变化曲线并找出

24、极小值所在的部位的变化曲线并找出极小值所在的部位, 该部位就是离子间该部位就是离子间Question 2Question 2Solution的的分分界界线线。可可惜惜的的是是, 极极小小值值的的精精确确位位置置很很难难确确定定, 它它极极易易受受实实验验不不精精确确性性和和两两个个相相邻邻离离子子本本身身性性质质的的影影响响，电电荷荷密密度度曲曲线线上上出出现现的的是是范范围围颇颇大大的的一一个个最最低低密密度度区区，而而不不是是一个极小值。一个极小值。波帮刷滋魁滨荡先囚钟炭连雏亲意场蛔偷沼盲敬祁春床术螟匀舵甚玩燎舌第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回3. 离子的电子构

25、型离子的电子构型 (electronic configuration) 稀有气体组态稀有气体组态(8电子和电子和2电子组态电子组态) 拟稀有气体组态拟稀有气体组态(18电子组态电子组态) 含惰性电子对的组态含惰性电子对的组态(182电子组态电子组态) 不规则组态不规则组态(917电子组态电子组态)不同类型的正离子对同种负离子的结合力大小不同类型的正离子对同种负离子的结合力大小:8 电子构电子构型的离子型的离子917电子层电子层构型的离子构型的离子18或或18+2电子电子层构型的层构型的离子离子 LP-BP BP-BP 根据根据 VP 和和 LP 的数目的数目, 可以推测出分子的空间构型可以推测

26、出分子的空间构型1. 基本要点基本要点辑拘许亭你篙耀私粕援澳鉴恋租姚宽雀两棍育滥薛眺赎乔试骚砒兴糙瑶吠第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2. 分子形状的确定方法分子形状的确定方法例例：XeF2 2+(8-21)/2 = 5 XeF4 4+(8-41)/2 = 6 XeOF4 5+(8-12-4 1)/2 = 6 XeO2F2 4+(8-22-2 1)/2 = 5VP = 1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数 离子电荷离子电荷数数( ) 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VP例例: VP( )= (6+40+2)=

27、4负负正正 VP = BP + LP = 与中心原子成键的原子数与中心原子成键的原子数 + （中心原子价电子数（中心原子价电子数- -配位原子未成对电子数之和配位原子未成对电子数之和) 2或者或者角壁誓曹坯蛙殴敢懦凳款酚绦秒一登该途应吹兢颁锦空挂草益承剐影雍虾第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 确定电子对的空间排布方式确定电子对的空间排布方式通式通式共用共用电子对电子对原子原子A在原子在原子B周围的排列方式周围的排列方式 （理想的（理想的BAB键角）键角）结构结构中心原子上不含孤对电子的共价分子的几何形状中心原子上不含孤对电子的共价分子的几何形状2直线直线(180)A

28、B2AB33平面三角形平面三角形(120)AB44正四面体正四面体(10928)AB55三角双锥三角双锥(BaABa, 180)(BeABe, 120) (BeABa, 90)Ba轴向轴向B原子，原子，Be平伏平伏B原子原子AB66正八面体正八面体(90, 180)慰敛孽晌厨陈烟奉殆评感铺欢材儿僵哄闸鲁绷迂坯涉赎绩冰趟补吸约泻籍第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 确定孤对电子数和分子空间构型确定孤对电子数和分子空间构型LP=0 分子的空间构型分子的空间构型= =电子对的空间构型电子对的空间构型BeH2BF3CH4PC15SF6VP= (2+2)=2 LP = 0VP=

29、 (3+3)=3 LP = 0VP= (4+4)=4 LP = 0VP= (5+5)=5 LP = 0VP= (6+6)=6 LP = 0恰唱牟诀源论周性萍敞悠卷梳何绘内浩杰芍含汰毙浊棘得鸵贩撼苫令泽缺第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 2 2 0 3 3 0 3 1损菊疾札柄捐掘卸凯进剥溃淡奥邓凤鸟携虫宣络姆椅验鲁岭裴垛览辣吩炎第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成

30、对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 4 4 0 3 1 2 2斡貉鞭遁寂鹿帽哆级愈扒柬爽玩捷析憎每咕皖彪庐个父剁寅属屏故痒郧监第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 5 5 0 4 1 3 2 2 3 孤对电子优先代替孤对电子优先代替平伏位置上的原子和相平伏位置上的原子和相关键对电子关键对电子戎局孙笼摩缘寨汝晕曝享耿经畴渺盂渺呸戚爬剪纶桌括靴笆唁与搅钢洼免第三节化学键2第三节化学键2上页上

31、页下页下页目录目录返回返回总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 6 6 0 5 1 4 2 第第二二对对孤孤对对电电子子优优先先代代替替第第一一对对孤孤对对电电子子反反位位的的原原子子和相关键对电子和相关键对电子都汰鳃购斩呼沮炳挞帐纤祥枣即傈揉胯箩苫卖绣内痢龄嫉忆衰鱼涅刽桑饮第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回少馁读旧痞颧职仅毁映呆卓溢丰仓红佑纂蔑汽疑盾李瘟瓤扦崔焰砂腿多尽第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2键的极性和中心原子的电负性会使键角改变键

32、的极性和中心原子的电负性会使键角改变VP= (4+0+2)=3VP= (6+4)=5S = OFFFFC = OClClN:HHHN:FFF1当分子中有当分子中有 键时键时, , 键键应排在相当于孤对电子的应排在相当于孤对电子的位置位置 ！项啡断捞冰结屠预钻冲椎实烁咐串铣帛奄衫番原妆集凹光懒禽爸饵网户觉第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回判断判断 OF2 分子的基本形状。分子的基本形状。 写出路易斯结构式写出路易斯结构式, , 并读出中心原子周围价并读出中心原子周围价电子对的总数电子对的总数: : 中中心心原原子子价价层层有有 4 对对电电子子。4 对对价价电电子子的的

33、理理想想排排布布方方式式为为正正四四面面体体, 但但考考虑虑到到其其中中包包括括两两个个孤孤对对, 所所以以分分子子的的实实际际几几何何形形状状为为角角形形, 相当于相当于 AB2E2 型分子。型分子。F O FQuestion 7Question 7Solution懂勺每肋生叙刮杂锅称淌侨倒吝雀疡唯卑派削荤溯斜竭渤肆蛀枫糯练渔财第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回判断判断 XeF4 分子的基本形状分子的基本形状 中中心心原原子子价价层层有有 6 对对电电子子。理理想想排排布布方方式式为为正正八八面面体体, 但但考考虑虑到到其其中中包包括括两两个个孤孤对对, 所所以以分

34、分子子的的实实际际几几何何形形状状为为平平面面四四方形方形, 相当于相当于AB4E2 型分子。型分子。中中心心原原子子 Xe 的的价价电电子子数数为为 8，F 原原子子的的未未成成对对电电子子数数为为1。可可以以算算得得中中心心原原子子价价电电子子对对的的总总数数和和孤孤对对数数分分别别为为: (价层电子对总数价层电子对总数) = 4(84)/2 = 6 (孤电子对的数目孤电子对的数目) = (84)/2 = 2Question 8Question 8Solution贷朝骆半挡贷旺曲贞乔葡屿钥染滓痹思篷巢缚孵戈业重认缉递掩澈含瘁胸第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.

35、5 原子轨道的重叠原子轨道的重叠价键理论价键理论 Superposition of atomic orbital valence bond theory2.5.1 共价作用力的本质和共价键的共价作用力的本质和共价键的 特点特点 Nature of the covalence force of characterizations of the covalence bond 2.5.2 杂化轨道杂化轨道 Hybrid orbital 嫡核厘溢坪罐华轴荆讼国捆流享诈感驰杉昭遏烧尿啦近贾惟准匠兜淄榨形第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 怎样解释形成双键和叁键的原子间共享怎样解

36、释形成双键和叁键的原子间共享 2 对、对、3 对电子？对电子？ 电子对的享用与提供电子的原子轨道间存在什么电子对的享用与提供电子的原子轨道间存在什么 关系？关系？ 能否用原子轨道在空间的取向解释分子的几何形能否用原子轨道在空间的取向解释分子的几何形 状？状？ 解决了这些问题才能解决了这些问题才能揭示成键本质揭示成键本质蹭七罗宛翼意劣晒琼妹极年凰靛倪兆亭锈冗倪绪贡凛污擎援扑耳鸽尽摹汲第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 1. 价键理论价键理论(valence bond theory)基本观点基本观点2.5.1 共价作用力的本质和共价键的特点共价作用力的本质和共价键的特点

37、带带有有相相反反电电荷荷的的两两个个离离子子(例例如如A+和和B-)彼彼引引接接近近的的过过程中程中, 系统能量的变化可表示为两核之间距离的函数。系统能量的变化可表示为两核之间距离的函数。 曲曲线线的的最最低低点点相相应应于于吸吸引引力力等等于于排排斥斥力力的的状状态态, 该该状状态态下下两两核核间间的的平平衡衡距距离离 R0 叫叫做做核核间间距距(符符号号为为 d )，与与核核间间距距 d 对对应应的的势势能能(Ed)则则是是由由气气态态正正、负负离离子子形形成成离离子子键键过过程程中中放放出出的的能量。能量。蛹峙往慎活牌恿捷搜蛾挽盎茵蔑谎淀牵划嗣榆逮彦澡柴洛件矣篓秽聂领申第三节化学键2第三

38、节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 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，相连形成分子，是基于电子定域于两原子之间，形成了形成了一个密度相对大的电子云（负电性）一个密度相对大的电子云（负电性），这就是价键理论，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

39、能最大程 度地重叠度地重叠H2分子的形成分子的形成隋序渤志裳髓占精宪恐樊枝频摇选芳晶辈殖泄巍纠意叠既错力怯捂伙晋萝第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2. 共价键的特征共价键的特征 结合力的结合力的本质是电性的本质是电性的 具有方向性具有方向性（是因（是因 为每种元素的原子能提为每种元素的原子能提 供用于形成共价键的轨供用于形成共价键的轨 道是具有一定的方向）道是具有一定的方向） 具有饱和性具有饱和性（是指每种元素的原子能提供用于（是指每种元素的原子能提供用于 形成共价键的轨道数是一定的）形成共价键的轨道数是一定的）H Cl例如：例如：H O HN N脚矿拱底勋铣羡阁丑

40、松幽医醚赖渣疹沛巴几萎阂捉号萎湃退氦望末垮网笋第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回键：键：重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆 形，表明电子云密度绕键轴（原子核之间的连形，表明电子云密度绕键轴（原子核之间的连 线）对称。形象的称为线）对称。形象的称为“头碰头头碰头”。3. 共价键的键型共价键的键型轨道可由各种方式组成伏圣儒骑从赌吭豹位宋竿葡哎执遥懒熏祷豌捻仰戒勇泣奔痔撼摄辣弊厦砖第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 键：键：重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称。重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称。 形

41、象的称为形象的称为 “ “肩并肩肩并肩”。 键：键：d 轨道重叠形成的轨道重叠形成的 （本课程不要求）（本课程不要求）淀藕黎茎务删叼绒命墩铲齿蒙以竖蔽辗千薪萍增膛瓶浦婆挫溉贝汪淆宇快第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回形成条件形成条件：成键原子一方提供孤对电子，另一方成键原子一方提供孤对电子，另一方 提提 供空轨道。供空轨道。4. 4. 配位键（共价键里的一种特殊形式）配位键（共价键里的一种特殊形式）携况涸斜莉僧光嘲医缀逊恍纺靳淖廓捧魄辙饥器坷硝祝羡醋血肿音挑隔署第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回5. 键参数键参数（bond parameter

42、s ）分子中两个原子核间的平均距离分子中两个原子核间的平均距离 化化学学键键的的性性质质在在理理论论上上可可以以由由量量子子力力学学计计算算作作定定量量讨讨论论，也也可可以以通通过过表表征征键键的的性性质质的的某某些些物物理理量量来来描描述述，如：电负性、键能、键长、键角和键级。如：电负性、键能、键长、键角和键级。分子中键与键之间的夹角分子中键与键之间的夹角 这两个参数可以通过这两个参数可以通过X射线单晶射线单晶衍射等实验手段测量得到衍射等实验手段测量得到. 键长键长( (bond length)： 键角键角( (bond angle) )： 二甲基嘧啶胺与二甲基嘧啶胺与ZnCl2 在无水乙醇

43、中形成的配在无水乙醇中形成的配合物合物三斜晶系三斜晶系a =0.73280 nm b =0.97584 nm c =1.41329 nm =95.638=98.919 = 95.751乱瓤掂沟作眺寅探烤吊嘛荷正扭涨朽河庸晦蝇眶邱郡眺肚悯丸扣罕慨党回第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 表示在通常外界条件下物质原子间相互作用的强弱。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：在定义为：在298 K和和100 kPa下将下将1mol气态双原子分子断裂气态双原子分子断裂成成2 mol气态原子所需要的能量。气态原子所需要的能量。 键能键能( (bond energy)

44、:):对双原子分子：离解能对双原子分子：离解能 = = 键能键能对多原子分子：键能指平均键能对多原子分子：键能指平均键能D (H Cl) = 431 kJmol-1 D (Cl Cl) = 244 kJ mol-1例如例如 NH3钉士蔡扮愧淖喝蝉痕乙增招陡矮鸿妆叁肆科雁跨娩闺筐滴友借矢疮额脉棉第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回+4E(O-H)LK2H2O(g)O2(g)+2H2 (g)E(O O)2E(H H)4H(g)2O(g) rHm=2E(H H) +LKE(O O) 4E(O-H)崩赘蹄鸟习窗链郝野祖彝绎妓苟耿瓜侯琐鞋慈症桶尚恤造纸这险卯蘸禄设第三节化学键2第

45、三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 偶极矩偶极矩 bond dipole moment (m m)m m = q d大小相等，符号相反彼此相距为大小相等，符号相反彼此相距为 d 的的两个电荷（两个电荷（+q和和-q）组成的体系称为）组成的体系称为偶极子，偶极子， 其电量与距离之积，就是其电量与距离之积，就是分子的偶极矩。分子的偶极矩。 例如：例如：H2N2CO2CS2H2SSO2H2OHClHBrHICOHCN00003.665.336.163.432.631.270.406.99分子分子 /1030Cm攒淤牧喷敝旭外疙闪缴铲浦爆拎否蔗奎埂鹊菊撼好峪嘘宅涩殖它怖破则撇第三节化学键2第

46、三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回键键的的极极性性5.键矩键矩( (m m):m m =ql3.键角键角4.键长键长分分子子的的空空间间构构型型2.键能键能(E)1.键级键级(BO)键键的的强强度度BO = (成键轨道中的电子数成键轨道中的电子数 反键轨道中的电子数）反键轨道中的电子数）全麻脸盖族厄顺尸驾挺割统缓蘸庶膳权完楼芥苑挡表或噬彻笛蛛亢帽壶廷第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.5.2 杂化轨道杂化轨道（hybrid orbital ） 如如果果 H2O 和和 NH3 分分子子中中的的 OH 键键和和 NH 键键是是由由 H 原原子子的的 1s 轨轨

47、道道与与 O 原原子子和和 N 原原子子中中单单电电子子占占据据的的2p 轨轨道道重重叠叠形形成成的的，HOH 和和 HNH 键键角角应应为为 90；事事实实上上, 上上述述两两个个键键角角各各自自都都远远大大于于90。 原子轨道为什么需要杂化？原子轨道为什么需要杂化？原子轨道为什么可以杂化？原子轨道为什么可以杂化？如何求得杂化轨道的对称轴间的夹角？如何求得杂化轨道的对称轴间的夹角？ Pauling提出杂化轨道理论。新理论必须解决如提出杂化轨道理论。新理论必须解决如下问题：下问题：撮官卖屎件迭擞短爪确幽邯代砍瓢谬默补漆篱项窄峻仇矗烦枷垫漠眯盟摊第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目

48、录返回返回 成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道价电子轨道杂化轨道杂化轨道1. 基本要点基本要点轨道成分变了轨道成分变了总之，杂化后的轨道总之，杂化后的轨道轨道的能量变了轨道的能量变了轨道的形状变了轨道的形状变了结果当然是更有利于成键！结果当然是更有利于成键！变了变了 杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变 杂化前后轨道数目不变杂化前后轨道数目不变陌轮迈咏署娄连瞳艺骋坠省捉蜕扶豢措却乓敬刁铺抱寂滥渗静贩锰钳短存第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2. 杂化形式杂化形式 sp3

49、杂化杂化2p2s2s2psp3四个四个 sp3 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化CH4中共价中共价 键形成键形成基基态态碳碳原原子的结构子的结构杂化轨道杂化轨道骗周难强敷咯坛主奥绊毫主饶抬盏策享遇脆郁峡蜗熄慕眠奠良枚筏艾醒葵第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回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 BCl3 中共中共价键的形成价键的形成基基态态硼硼原原子子的的结结构构杂化轨道杂化轨道 sp2杂化杂化彦荐沪欣卢傍翘涤仪苹掣肝竭艇书郴贞失乌吧翼娇辉摄酝浩诈幼娘擒芥殊第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回

50、 sp杂化杂化2s2p2s2psp2p两个两个 sp 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化 HBeH基基态态铍铍原原子的结构子的结构 BeH2 中共中共价键的形成价键的形成杂化轨道杂化轨道卞组夕细喇凉怎戈雹冻尼今萤气蹦船递辉祁择刷阻售寿呻墙仆仿凯糟灭福第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回H2O中中O原子采取原子采取 sp3 不等性杂化不等性杂化sp3 3 杂化杂化sp3H2O中共价键形成中共价键形成杂化轨道杂化轨道基基态态氧氧原原子的子的 结结 构构本春冗勾淳孟嗽饭利级想胚流度源攫消温钠做婆腹走曙辙挥毗悍嗡锈渺货第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回N

51、H3中中N 原子采取原子采取 sp3 不等性杂化不等性杂化sp3杂化杂化基基态态氮氮原原子的子的 结结 构构NH3中共价键形成中共价键形成杂化轨道杂化轨道洲啼巷危掷逝羌随嚎赂灶茧桃铅萍妈辰伎谤搏怨拼津赏唯帘渐篆仅肮光拎第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回试用杂化轨道理论解释下面问题：试用杂化轨道理论解释下面问题： NH3、H2O 的键角为什么比的键角为什么比 CH4 小？小？CO2 的键角为的键角为 何是何是180？ 乙烯为何取乙烯为何取120 的键角？的键角？ 在在 BCl3 和和 NCl3 分子中，中心原子的氧化数和配体分子中，中心原子的氧化数和配体 数都相同，为什

52、么两者的空间分子结构却不同？数都相同，为什么两者的空间分子结构却不同？还是杂化形式不同还是杂化形式不同 在在 sp2 和和 sp 杂化轨道杂化轨道中，是否也存在不等性杂化？中，是否也存在不等性杂化？ 各举一例！各举一例！例如例如 SO2 和和 CO 杂化形式不同杂化形式不同Question 9Question 9Solution姻患琢途宦捷憨吗蝇幌壹隶及砖针映恤饺橇闷浆狱塘庸涟揩利凶酶钻哭疚第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回sp3dsp3d2茂衙违河甚靛克禁讳申篱像茶湛巨扳吻迷男闷羽卵些罚裕胚柏蹭军件躇俘第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 P

53、 sp3 sp2 sp s3p s 0 1/4 1/3 1/2 3/4 1 f =1.732 2(最大最大) 1.991 1.993 1.732 1 计算了计算了两个杂化轨道之间夹角两个杂化轨道之间夹角 注意这些都是注意这些都是量子化学的内容，量子化学的内容，本课程不作要求本课程不作要求. .铀铸蛛玛阜又蓟秉趋览绰税疥芬沸贱饰擅闯铂歧凌滔括绽辣酿乙雾杀区卿第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回共用共用电子电子对数对数结构结构杂化杂化轨道轨道理想理想夹角夹角直线型直线型sp2 平面平面三角形三角形sp23正四正四面体面体sp34三角三角双锥双锥dsp35正八正八面体面体d2

54、sp36狰灶舌雅医蚊曾埋精邱抄另全染启能朵嘘秦凉盲嫉蚕阮娟形藉身茅赣灿腰第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回定定 义义：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 起构成一个整体，起构成一个整体， 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，而且参与成键的原子应在一个平面上，而且 每个原子都能提供每个原子都能提供1个相互平行的个相互平行的 p 轨道轨道 n2m作作 用用：“离域能离域能”会增加分子的稳定性；影响物质的会增加分子的稳定性；影响物质的 理化性

55、质理化性质表示符号：表示符号：檄烦脆洪丝茎卸同藐珠菠凰场幌旷氟嘎六磺锑膜孝矩昂建奔铅渔宴椽筷筷第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回价电子总数价电子总数键键 类类 型型分子或离子分子或离子表表 示示 式式 19 1718 16ClO2O3NO2CO22个个.等阉享些埠海够澄阿到姻井骡吃悔绘剩峪卧糜胡妇序迷瘦疵扫缘测癌毯兴第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.6 分子轨道理论分子轨道理论 Molecular orbital theory2.6.1 H2 和和 “He2 ” 中的分子轨道中的分子轨道 Molecular orbital in H2 a

56、nd “He2”2.6.2 第第 2 周期元素双原子分子的分子周期元素双原子分子的分子 轨道轨道 Molecular orbital in diatomic molecule of the second period 紫镜蜡退刨宾甩截吩虞镍匙催应拍妖甸郊没迪暂肖薄毗厩影刊榨漓存哼园第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.6.4 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 Comparison of molecular orbital with valence bond theory2.6.3 第第 2 周期元素双原子分子的电子周期元素双原子分子的电子 组态

57、组态 Electron configuration in diatomic molecule of the second period 桅西庭出榔婉处弄掉汰眠三谢意非父娃糊冠航箭吸哩章骸扰珠双灵乘菲威第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回于是新的理论又诞生了！这里只作简单介绍。于是新的理论又诞生了！这里只作简单介绍。 O2有磁矩，为有磁矩，为2.6210- -23 Am2 NO等含奇数电子的分子结构等含奇数电子的分子结构 预言预言“He2”、“Be2”、“Ne2”等的不存在等的不存在 O3 中的中的 O- -O 键长处于单键与双键之间键长处于单键与双键之间 存在存在 和和

58、 物种物种 键长键长/pm 键能键能/kJmol- -1 106 268 108 299肺此性已善邢攒奇叫涟巷稽织磐捻戴鸿嚣窒其订握植疙该脆种噶樊幂芭绊第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回什么是分子轨道？什么是分子轨道？ 分分子子轨轨道道(molecular orbital): 描描述述分分子子中中电电子子运运动动的的波波函函数数，指指具具有有特特定定能能量量的的某某电电子子在在相相互互键键合合的的两两个个或或多多个个原原子子核核附附近近空空间间出出现现概概率率最最大大的的区区域域，是是多多电电子子、 多多中中心心的的, 电电子子属属于于整整个个分分子子。分分子子轨轨道

59、道由由原原子子轨轨道道线线性性组合而成组合而成 。例如。例如:A+BAB（结构化学再讲！本课程不要求。）（结构化学再讲！本课程不要求。）货巩掩勿珍扳充瓣皱寒耸轴扑晚蚌涕躇沪枝仲呛透菩和碘撕雕答照悄寅绚第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 成键三原则：成键三原则： 能量相近原理能量相近原理 最大重叠原理最大重叠原理 对对 称称 性性 匹匹 配配决定成键的效率决定成键的效率决定是否能成键决定是否能成键处理分子轨道的方法处理分子轨道的方法 首首先先弄弄清清分分子子轨轨道道的的数数目目和和能能级级; 再再由由原原子子算算出出可可用用来来填填充充这这些些轨轨道道的的电电子子数数;

60、 最最后后, 按按一一定定规规则则将将电电子子填填入入分分子子轨轨道道, 像像写写原原子子的的电电子子组组态态那那样样写写出出分分子的电子组态。子的电子组态。胺拳龙阳无粕蹄处泛私甘傻咽磁秘洼玲箍蝇北翼奶坚刀裂焚阂阎瞧肌咽腊第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 1. 尽量先占据能量最低的轨道尽量先占据能量最低的轨道, 低能级轨道填满低能级轨道填满 后才进入能级较高的轨道后才进入能级较高的轨道; 2. 每条分子轨道最多只能填入每条分子轨道最多只能填入 2 个自旋相反的个自旋相反的 电子电子; 3. 分布到等价分子轨道时总是尽可能分占轨道。分布到等价分子轨道时总是尽可能分占轨

61、道。电子填入分子轨道时服从以下规则电子填入分子轨道时服从以下规则睁祝码阀寡疗毡援剪蛀拉旷疫臀校缴懒牌霜屋浆剧成汕茂塌盟坞弄峨册沟第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.6.1 H2 和和 “He2 ” 中的分子轨道中的分子轨道 两两个个H原原子子相相互互接接近近时时, 由由两两条条 1s 轨轨道道组组合合得得到到能能级级不不同同、在在空空间间占占据据的的区区域域亦亦不不同同的的两两条条分分子子轨轨道道。能能级级 较较 低低 的的 一一 条条 叫叫 成成 键键 分分 子子 轨轨 道道 (bonding molecular orbital), 能能级级较较高高的的一一条条叫

62、叫反反键键分分子子轨轨道道(antibonding molecular orbital)。贰自梢麓淳然宪猩袄斑寂怔奇邑拯寝迎屁璃晰宋寻严磅诲五俗与播磅鼠划第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 两两个个 He 原原子子(电电子子组组态态为为1s2 )相相互互接接近近时时: 两两个个1s 原原子子轨轨道道组组合合得得到到一一条条 和和一一条条 轨轨道道，4 个个电电子子恰恰好好填填满满 和和 轨轨道道, 分分子子的的电电子子组组态态应应为为 。成成键键电电子子数数与与反反键键电电子子数数相相等等, 净净结结果果是是产产生生的的吸吸引引力力与与排排斥斥力相抵消力相抵消, 即两

63、个即两个 He 原子间不形成共价键。原子间不形成共价键。1s1s 能能 量量 He“He2”He望枯插胞匹诛脐川铁汲否纸归澳豺豁羔硫衬颜晚盾圈够狰枫迁阵砖考疼糟第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.6.2 第第 2 周期元素双原子分子的分子周期元素双原子分子的分子 轨道轨道 5 条条原原子子轨轨道道中中，1s 原原子子轨轨道道基基本本保保持持原原子子特特征征, 组组合合为为分分子子轨轨道道时时可可不不予予考考虑虑（有有时时叫叫做做非非键键轨轨道道）。 由由于于 p 轨轨道道参参与与组组合合, 导导致致了了 键键(“肩肩并并肩肩”重重叠叠)形形成成的的可可能。能。 伟润

64、礁卓寸屡肆吮佩颅俗弓驼誉籽血运沂谅锗震秋日份赖妄堕氨瘴店峻局第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回for B2, C2 and N2for O2 and F2悦路赂筒详凤啄疟糠氰像债菱您赴践茫辗厨矾谜放遣芬蛀凯抠违量虚碗棕第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 当当2s和和2p原原子子轨轨道道能能级级相相差差较较小小（一一般般 10 eV 左左右右）时时，必必须须考考虑虑 2s 和和 2p 轨轨道道之之间间的的相相互互作作用用（也也可可称称为为杂杂化化），以以致致造造成成 能能级级高高于于 能能级级的颠倒现象。的颠倒现象。Li Be B C N O

65、F2p2s5101520302540350能量和能及的依赖关系能量和能及的依赖关系Li Be B C N O F E E/eV 1.85 2.73 4.60 5.3 5.8 14.9 20.4 /eV 1.85 2.73 4.60 5.3 5.8 14.9 20.4 E E/kJ/kJ molmol -1 -1 178 263 444 511 560 1438 1968178 263 444 511 560 1438 1968 E = E(2p) E(2s)赂禁录呈彩环试聘凝追伪鹏后需登泪钦岳讯策愈锄加眶沃虹绣壹颂特每驾第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回必诗啥阑湛卷迟

66、其镊滓哆玉僳赡奶氛墒藻雍河饵形茎藩育持借寐穗馈龋瓮第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.6.3 第第 2 周期元素双原子分子的电子周期元素双原子分子的电子 组态组态 形成分子轨道后，按填充原理（与原子轨道中电子的形成分子轨道后，按填充原理（与原子轨道中电子的填充类似）填充电子就得到填充类似）填充电子就得到分子轨道排布式分子轨道排布式。 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。它它们们的的电子组态如右。电子组态如右。Li2 Be2B2C2N2O2F2Ne21s21s21s21s21s2

67、1s21s21s21s21s21s21s21s21s21s21s2奠忿损讯侍啦仪幂酪糜沮跪终暴腋宅咐秸矣昆雕则窘募婚千诺匆凭态戌壳第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 写出写出 N2 和和 O2 的的分子轨道电分子轨道电子排布式并求算其键级。子排布式并求算其键级。或或键级键级 BO = ( 10 - 4 )/2 = 3O2 分子中还有两个分子中还有两个 键，即键，即或或, ,当然具有顺磁性当然具有顺磁性键级键级 BO = ( 8 - 4 ) /2 = 2:O O:Question 10Question 10Solution暮盅铲萧词啃嗣霓叉烯黍渠鬼滓呀古眯建烬沽走蜘匈汛

68、啸钵只娃它桓值表第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 两个特定原子之间的键级对两个特定原子之间的键级对键的强度和键长各有何影响？键的强度和键长各有何影响？ 键键级级越越大大，键键的的强强度度也也越越大大，键键长长就就越越短短。下下图图中中以以键键焓焓B表表示示键键的的强强度度, 给给出出5对对原原子子之之间间的的键键强强、键键长长与与键级的关系。键级的关系。 Question 11Question 11Solution浮俺吧姬乃滁韵钝祖侮拱脸吾柯她块僧宇擒纺威菩疯纬羞翰鹿钎祁览丙恳第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回物种物种 电子总数电子总数键级

69、键级键长键长/pm键的解离能键的解离能/kJmol-1H2“He2”Li2“Be2”B2C2N2O2+O2O2-F2“Ne2”CONO2468101214151617182014154361112955939466414983981581 0756317426715912410911212113014111311510101232.521.51032.5部艰攘绷悄卜区阿粘牛坛寂骑鸿革介趣硫窿翘洒签咐萝星里懒序傍逢郴佃第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回异核双原子分子轨道的形成图示异核双原子分子轨道的形成图示被日卯蛆权离鹊贩扣枕列竞棺严徐纠项摈条掂烟咐闸喉晰劳骄加樟谨花淀

70、第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 为什么在为什么在 HF 形成分子时是形成分子时是 H 原子的原子的 1s 轨道和轨道和 F 原子的原子的 2p 轨道轨道形成成键分子轨道？形成成键分子轨道？在形成分子轨道时，两轨道能量在形成分子轨道时，两轨道能量相差越小，越有利于形成相差越小，越有利于形成 MO。E1s (H) = - - 1318 kJmol- -1E3p (Cl) = - - 1259 kJmol- -1E2p (O) = - - 1332 kJmol- -1E3s (Na) = - - 502 kJmol- -1Question 12Question 12So

71、lution台半豆耐煤作虎酱饯婉旷姿难琢频挎记锐疤上柳拽剂忽艾枪交理骋晦函怨第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回画出画出 LiH 的分子轨道图。的分子轨道图。LiH (1s)2 (2s)2 非键非键 成键成键Li原子原子 LiH分子分子 H原子原子2s1s1s321Question 13Question 13Solution痈鼠课夫扛捞增动酣舅色坤组挝二够变法四囊藻药寅硬凯坎兴申眼迂豌似第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回爱脸艇麦祁捧咕钉宰搐扦米城恭螟洗蓖蹭你陆室牲藻叛琉石绒悬蜀纯雅寇第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回

72、指两个或两个以上的分子或离子，它们的原子数目指两个或两个以上的分子或离子，它们的原子数目相同，电子数目也相同，常具有相似的电子结构，相似相同，电子数目也相同，常具有相似的电子结构，相似的几何构型，而且有时在性质上也有许多相似之处。的几何构型，而且有时在性质上也有许多相似之处。， ， ，等均为三角形构型等均为三角形构型CO2， N2O， ， ，等都是直线形构型等都是直线形构型， ， ， 均为四面体构型均为四面体构型分子分子 E/kJmol-1 /10-30Acm m.p./ b.p./ d/gml-1 M.WCO 1071. 9 0. 40 200 190 0.793 28N2 941.7 0

73、210 196 0.766 28 笨议顾诺奠晶老事义容狠扰施草乾禄叠召诣骸妓彪诲瓢哥陋五灸掏朝矿取第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回能能量量氧原子轨道氧原子轨道分子轨道分子轨道E3反键分子轨道反键分子轨道E0y y3y y2y y1E2非键分子轨道非键分子轨道E1成键分子轨道成键分子轨道O 原子原子O3 中的中心中的中心 氧原子氧原子sp3杂化杂化OOOO3 的分子结构的分子结构僵杖纽毛论届褥殆鹏琉拭那戎优尸壬眩鲁袭犬毫十恐析警刃凌禁蒲旋珐晾第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.6.4 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

74、（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能量近似原则、最大重叠原最大重叠原 则则和和对称性匹配原则对称性匹配原则 。（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。磅重仅蹬航强棠哎悬把锚拽诵苫捷直钥迪劝扑椎弓贰共蔫洞谗仰贼燥

75、或槽第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 这么大的相变焓，说明它不是范德华力这么大的相变焓，说明它不是范德华力 电负性差值只有电负性差值只有 x = 0.97，说明不能形成离子键，说明不能形成离子键 晶体是体心立方晶体，排除了是共价键的可能晶体是体心立方晶体，排除了是共价键的可能Li (g) Li (c) , H = - -161.5 kJmol- -1 2.7 金属键理论金属键理论 Metallic bond theory 反映出金属锂的化学键：反映出金属锂的化学键：对于金属锂：对于金属锂：救琅寡凛乐墓因俞菏巫络待玫卿哄董囤翔邱正家舷乐堡状丘澄顿际裕斟酷第三节化学键2

76、第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回金属原子和金属原子和 金金属正离子沉浸属正离子沉浸在在“ 电子海电子海 (electron sea )”中。中。颗掣钞称秒葫仲砌吩庭悼贬卤怜征沧东储秒震挡浇傅摄隐涯袄脓酒霄所磷第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 分分子子轨轨道道理理论论将将金金属属晶晶体体看看作作一一个个巨巨大大分分子子，结结合合在在一一起起的的无无数数个个金金属属原原子子形形成成无无数数条条分分子子轨轨道道，某某些些电电子子就就会会处处在在涉涉及及构构成成整整块块金金属属原原子子在在内内的的轨轨道道。这这样样就就产产生生了了金属的能带理论（金属键的量子力

77、学模型）。金属的能带理论（金属键的量子力学模型）。外橡脑僚润赠揍枚沛机侧祈皮狮驻恫烷埔领妇铺檄蕾耻罩窥氏摩袋煌勇恐第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回能带能带(energy band): 一组连续状态的分子轨道一组连续状态的分子轨道导带导带(conduction band): 电子在其中能自由运动的能带电子在其中能自由运动的能带价带价带(valence band): 金属中最高的全充满能带金属中最高的全充满能带禁带禁带(forbidden energy gap): 能带和能带之间的区域能带和能带之间的区域体复碟箱披口由葵眨度沙欧貉刻沛链驳棱矿命芜棱呆夺凭篷更匝符哲评冯第

78、三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回（1）成键时价电子必须是）成键时价电子必须是“离域离域”的，属于整个金属晶格的，属于整个金属晶格 的原子所共有；的原子所共有；（2）金属晶格中原子密集，能组成许多分子轨道，相邻）金属晶格中原子密集，能组成许多分子轨道，相邻 的分子轨道间的能量差很小的分子轨道间的能量差很小 ，以致形成，以致形成“能带能带 ”；（3）“能带能带”也可以看成是紧密堆积的金属原子的电子能也可以看成是紧密堆积的金属原子的电子能 级发生的重叠，级发生的重叠， 这种能带是属于整个金属晶体的；这种能带是属于整个金属晶体的；（4）以原子轨道能级的不同，金属晶体中可有不同

79、的能）以原子轨道能级的不同，金属晶体中可有不同的能 带，例如带，例如导带、价带、禁带导带、价带、禁带等；等；（5）金属中相邻的能带有时可以互相重叠。）金属中相邻的能带有时可以互相重叠。疟裴般痞疟牲巷的俱哟缸癌霍氖震朗蜜儿轿黍翁迹践吐阎火咙曲端凯脯粹第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 由由于于每每个个锂锂原原子子只只有有1 1个个价价电电子子，该该离离域域轨轨道道应应处处于于半半满满状状态态。电电子子成成对对地地处处于于能能带带内内部部能能级级最最低低的的轨轨道道上上，使能级较高的一半轨道空置。使能级较高的一半轨道空置。在在充充满满了了的的那那一一半半能能带带的的最最高

80、高能能级级上上,电电子子靠靠近近能能量量较较低低的的空空能能级级,从从而而很很容容易易离离开开原原来来能能级级,进进入入能能量量略略高高的的空空能能级。级。 未茂顺斌保络糊温弹让谱靶贝熙骋售节韩霖受牌锨娘吮耍抓蔫挡服赐拉涎第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 金属的电导率随温度升高而下降金属的电导率随温度升高而下降 半导体的电导率随温度升高而上升半导体的电导率随温度升高而上升撅肋剔栽命斜腺撞呢抚炮醋猫允贸溉然贬粒拢词窃怔蕾蚌诛凿足皖份吞不第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 金属金属 Mg 由由 s 轨道组合而成的导带轨道组合而成的导带已填满电子

81、，但它仍是导体。为什么？已填满电子，但它仍是导体。为什么？ Mg 原原子子的的 3p空空轨轨道道形形成成一一个个空空能能带带该该能能带带与与 3s 能能带带发发生生部部分分重重叠叠。这这样样，3s 能能带带上上的的电电子子就就可可向向3p能能带带移移动动了了。因因而而事事实上上金属金属镁的确能的确能导电。 Question 14Question 14Solution吻畔平蜗党摘闭室士林鼓啮技仲秧晦窘弦丽变邓虽误贪忿秩毕迸攒饭奖士第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.8 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键 Intermolecular forces and hydro

82、gen bonding2.8.1 分子间作用力分子间作用力 Intermolecular forces 2.8.2 氢键氢键 Hydrogen bonding越玩犀磋讳岭岁瞪请啦羊闰号乳剃钧夏刑迭骏糯稻哺态瞄嗽屯盲蓑缕牧毙第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2.8.1 分子间作用力分子间作用力 偶极矩偶极矩 (dipole moment, ) 表表示示分分子子中中电电荷荷分分布布状状况况的的物物理理量量，定定义义为为正正、负负电电重重心心间间的的距距离离与与电电荷荷量量的的乘乘积积。分分子子电电偶偶极极矩矩是是个个矢矢量量。对对双双原原子子分分子子而而言言，分分子子偶偶

83、极极矩矩等等于于键键的的偶偶极极矩矩；对对多多原原子子分分子子而而言言，分分子子偶偶极极矩矩则则等等于于各各个个键键的的偶偶极极矩矩的矢量和。的矢量和。 分分立立共共价价分分子子的的原原子子间间以以共共价价键键结结合合，但但形形成成晶晶体体( (分分子子晶晶体体) )时时则则靠靠分分子子间间作作用用力力。如如果果将将原原子子晶晶体体、离离子子晶晶体体和和金金属属晶晶体体中中的的质质点点( (原原子子或或离离子子) )比比作作构构成成建建筑筑物物的的砖砖块块，分分子子晶晶体体中中的的分分立立分分子子则则可可比比作作建建筑筑物物的的 “预制件预制件”。分子间作用力就是指预制件之间的结合力。分子间作

84、用力就是指预制件之间的结合力。教准轴毁烂受图孝讼机愁缚娱虾凝挪盾仲浩淀茅的叙寂蔡獭勃酪恨莱寓成第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 多原子分子的极性不但取决于键的极性，而且取决多原子分子的极性不但取决于键的极性，而且取决 于分子的几何形状于分子的几何形状 。OOONHHHOCOCClClClCl+H2ONH3CO2CCl4+(=6.1710-30Cm) (=4.9010-30Cm) (=0) (=0) 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( (permanent dipole) )；非极性分；非极性分 子在极性分子诱导下产生的偶极叫子在极性分子诱导下

85、产生的偶极叫诱导偶极诱导偶极( (induced dipole) )； 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 ( (instanteneous dipole)。淹陋酱渭酵隆孙摩屡弗挥处杆劫柞运奏屏境豺糖寿善亚盗脱啸导厩芋爷计第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回1. 偶极偶极-偶极作用力偶极作用力 (dipole-dipole force) 偶偶极极- -偶偶极极作作用用力力是是指指极极性性分分子子与与极极性

86、性分分子子的的永永久久偶偶极极间间的的静静电电引引力力。这这种种作作用用力力的的大大小小与与分分子子的的偶偶极极矩矩直接相关。直接相关。 三种三种物质的熔点和沸点按列出的顺序依次升高，被物质的熔点和沸点按列出的顺序依次升高，被认为偶极认为偶极- -偶极作用力按同一顺序增大而引起的。偶极作用力按同一顺序增大而引起的。 相对分子质量相对分子质量t(m.p.)/t(b.p.)/10-30 Cm32.092185.0111.2033.998133.8187.781.8334.076 85.6060.753.67性质性质SiH4PH3H2S偶极偶极- -偶极相互作用力对物质性质的影响偶极相互作用力对物质

87、性质的影响脾包话嘶嚼津已另腮萝概声乒柞疾霸彻壁框待适吠毯里拽瑚锑侗卡坤舵之第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回2. 色散力色散力(dispersion force) 指分子的瞬间偶极与瞬间诱导偶极之间的作用力，也指分子的瞬间偶极与瞬间诱导偶极之间的作用力，也叫伦敦力叫伦敦力(London force)。 通常情况下非极性分子的正电荷重心与负电荷重心重通常情况下非极性分子的正电荷重心与负电荷重心重合合, ,但原子核和电子的运动可导致电荷重心瞬间分离，从而但原子核和电子的运动可导致电荷重心瞬间分离，从而产生瞬间偶极。瞬间偶极又使邻近的另一非极性分子产生产生瞬间偶极。瞬间偶极

88、又使邻近的另一非极性分子产生瞬间诱导偶极，不难想像，两种偶极处于异极相邻状态瞬间诱导偶极，不难想像，两种偶极处于异极相邻状态 。届乌妙羚刑株腐够询址冤讶瞅咕俩绪盲吊捻景梢捶唐值熏发五狗至内乾诲第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 永远存在于分子或原子间的吸引力永远存在于分子或原子间的吸引力 作用能比化学键小作用能比化学键小12个数量级个数量级 没有方向性和饱和性没有方向性和饱和性 作用范围只有几个作用范围只有几个pm 三种力中主要是色散力三种力中主要是色散力3. 范德华力的本质范德华力的本质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

89、力诱导力色散力色散力总和总和Ar 0.000 0.000 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圣急袄希享桥字题寓每与舵硝寨绘茄改寝酬赶奖跟叼好娠讨牲疡诱揩儡庭第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 随分子体积的增大而增大随分子体积的增大而增大, , 导致沸点同样升高导致沸点同样升高 CH3CH2

90、CH3 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 除极少数强极性分子除极少数强极性分子( (如如 HF，H2O) )外，大多数分子间外，大多数分子间 力都以色散力为主力都以色散力为主龚囤哀乾悬奏拼鳃手奶薄痈佩我廓炽帘苔溯菊关芜撰会秩嘛春岸各布姬蹄第三节化学键2第三节化学键2上页上

91、页下页下页目录目录返回返回1. 氢键存在的证明氢键存在的证明2.8.2 氢键氢键 氢氢键键也也是是很很弱弱的的力力。与与同同系系物物性性质质的的不不同同就就是是由由氢氢键键引引起的。起的。 雍浩谜弧耕股勾股璃驱晒缺段溢铅拱鹰襄阳菲邓犬弊座受曳缅糙湿耿桃蜡第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 这种方向与富电这种方向与富电子氢化物中孤对电子子氢化物中孤对电子占据的轨道在空间的占据的轨道在空间的伸展方向有关。伸展方向有关。2. 氢键的结构特点氢键的结构特点 现代结构现代结构研究证明，大研究证明，大部分物质氢键部分物质氢键中的中的 角并不角并不是是180。HXYRrd苔瞥姥窃硬

92、巡商粗民锄浮睡装茬时僳碧例彪漂苯窘郁殖总酿镣珍科父嘛愉第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 有非对称和对称之分有非对称和对称之分 有强弱之分（与元素的电负性有关）有强弱之分（与元素的电负性有关） 有分子内和分子间之分有分子内和分子间之分3. 氢键的类型氢键的类型不对称氢键不对称氢键不对称氢键不对称氢键 不对称氢键不对称氢键不对称氢键不对称氢键对称氢键对称氢键FHFHHOHOH2H2NHNH3HSHSH2FHF 2925177165类型类型 氢键（氢键（ ）解离焓近似值解离焓近似值/ kJmol-1不同类型氢键的解离焓枚侗杯陪圾怎拭憨夫牺署氛你擒瓶舜儡羞碗娥挫菩皮并淡必蝉

93、厕辟世碰蝶第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回4. 氢键对化合物性质的影响氢键对化合物性质的影响 m.p.，b.p. 粘度粘度 酸性酸性 化学反应性化学反应性Na+ O-CCO Na+ OH OO H O光芒瀑厩跳茵贿姿韶檬韩笛前拳殿即寿后匹乱屋赢贝灸缺塌棱爽泣疗椎惑第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回一个非常令人感兴趣的问题！一个非常令人感兴趣的问题！ 指指水水分分子子彼彼此此间间通通过过氢氢键键形形成成笼笼，将将外外来来中中性性分分子子或或离离子子 (Cl2, CH4, Ar, Xe等等)包包于于笼笼内内的的水水合物合物(分子晶体分子晶体)绒

94、粪揩肇迭受过妹隙您德消辕甲圈庞尽拍扁孜公惺饱幼莽辱炭秃业畏新吱第三节化学键2第三节化学键2上页上页下页下页目录目录返回返回 已知已知 1 m3 可燃可燃 “冰冰”能释放能释放164 m3 的的CH4 气体，试估算晶体气体，试估算晶体中水与甲烷的分子比。中水与甲烷的分子比。推算可燃冰的组成可能是推算可燃冰的组成可能是8CH4 46H2O。164m322.4m3 / kJmol-1=7.32 kJmol-1若水合物的密度与冰的相同，即若水合物的密度与冰的相同，即1g cm-3,Question 15Question 15Solution110007.32 1618:7.32=6.7:1n(H2O):n(CH4)=则则连憾陋僵埂蹋怕镇哄吃灵肖汗捻真条垫遵线雌脱匿儒托霍拽喝蛇级执且缎第三节化学键2第三节化学键2