第6章 化学键与分子结构★ 化学键——分子或晶体中相邻原子或 离子间的强烈吸引作用力★ 化学键的基本类型： 离子建、共价键、金属键主讲：甘孟瑜主讲：甘孟瑜 6.1 离子键和离子结构 1. 离子键的形成NaCl分子： 11Na (X=1.01) 1s2 2s2 2p6 3s1 17Cl (X=3.16) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 离子键——正负离子间通过静电作用力 而形成的化学键Na+ 1s2 2s2 2p6 Cl- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 2.离子键的特征★ 离子键的本质是静电作用力，只离子键的本质是静电作用力，只 有电负性相差较有电负性相差较 大的元素之间才能形成离子键大的元素之间才能形成离子键★★ 离子键是极性键离子键是极性键★★ 离子键无方向性，无饱和性离子键无方向性，无饱和性 6.26.2共价键与分子结构共价键与分子结构H2 Cl2 N2 HCl H2O --------1. Lewis 共价键概念共价键概念—— 共用电子对共用电子对 例例 Cl2: 17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5C2H2：： 6C 1s2 2s2 2p2 BF3：： 9F 1s2 2s2 2p5 5B 1s2 2s2 2p1 Cl─ ClH-C ≡C-H F │ B ╱ ╲ F F 共价键理论 价键理论价键理论 杂化轨道理论杂化轨道理论 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 分子轨道理论分子轨道理论 6.2.1 价键理论 l两个氢原子的两个氢原子的1s电子自旋方向相同电子自旋方向相同 (推斥态推斥态)l两个氢原子的两个氢原子的1s电子自旋方向相反（基态）电子自旋方向相反（基态） E/kj.molEAES能量曲线 R/pm（（1）氢分子共价键的形成）氢分子共价键的形成——共价键的本质共价键的本质★★ 共价键共价键————原子之间由原子之间由于成键电子的原子轨道发于成键电子的原子轨道发生重叠而形成的化学键生重叠而形成的化学键r = 74pmr = 74pm(a(a0 0 = 53pm) = 53pm) Es = -458 kj·molEs = -458 kj·mol-1-1 （（2）价键理论要点）价键理论要点l 具有自旋反向的未成对电子的原子接近时，具有自旋反向的未成对电子的原子接近时， 可因原子轨道的重叠而形成共价键。
可因原子轨道的重叠而形成共价键 —— ——电子配对原理电子配对原理l l 一个电子与另一个自旋反向的电子配对成键后，一个电子与另一个自旋反向的电子配对成键后， 不不能再与第三个电子配对成键能再与第三个电子配对成键l原子轨道重叠程度越大，共价键越牢固原子轨道重叠程度越大，共价键越牢固 ————原子轨道最大重叠原理原子轨道最大重叠原理例：例：H2 ↑↓ H ↑ H3 × （（3 3）共价键的特征）共价键的特征•饱和性饱和性——一个电子与另一个自旋反向的电子配对后，一个电子与另一个自旋反向的电子配对后， 不能再与第三个电子配对成不能再与第三个电子配对成 • 共价键的极性共价键的极性 极性共价键极性共价键——成键原子的电负性不同成键原子的电负性不同共价键共价键 HCl H2 非极性共价键非极性共价键——成键原子的电负性相同成键原子的电负性相同 H2 Cl2• 方向性方向性——沿轨道的伸展方向重叠沿轨道的伸展方向重叠 ,同号重叠同号重叠 例例 H2S 16S：： 3s2 3p4 H：： 1s1 ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑ ↑ ↑↓ ↑↓ 3px 3py 3pz 3s （（4）共价键的类型）共价键的类型1））σ键键 2））π键键 （5） 共价键的键能定义：定义：在298K和100kpa条件下，气态分子, 断开1mol化学键 所需的能量 l l 键能是一个平均值键能是一个平均值键能是一个平均值键能是一个平均值例 H2O：O-H的键能 H2O(g) = H (g) + OH (g) E = 502kj·mol-1 OH(g) = H（（g））+ O (g) E = 426kj·mol-1 O-H：： E = 465kj·mol-1l l应用键能可以估算化学反应的能量变化应用键能可以估算化学反应的能量变化 O ╱ ╲ H H H H C + 2O=O = O=C=O + 2 O H H H H 例例 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O反反应应物物 E = 1660kj + 996kj 生生成成物物 E = 1596kj + 1860kj = 2656kj = 3456kj 反应总能量变化反应总能量变化 = 3456kj – 2656kj =800kj 键能键能 4×415kj 2×498kj 2×798kj 4×465kj 6.2.2 杂化轨道理论杂化轨道理论 sp2杂化 乙烯分子 sp杂化 不等性杂化 6.4 6.4 分分子子间间作作用用力力和和氢氢键键 1. 分子间作用力：色散力、诱导力、取向力分子间作用力：色散力、诱导力、取向力特点：特点： （（1）本质）本质——弱的静电引力弱的静电引力 （（2）分子间作用力较弱）分子间作用力较弱 分子间力＜分子间力＜10 kj·mol-1 共价键键能：共价键键能： 102 kj·mol-1 离子键晶格能离子键晶格能 ：：102~103 kj·mol-1 （（3）分子间力作用范围）分子间力作用范围 5×10-10pm 2. 氢键氢键 氢键的形成氢键的形成 H2O O的电负性的电负性 = 3.5 H的电负性的电负性 = 2.1 例例 F—H • • • F N—H • • • O 氨基酸氨基酸 —C=O ╲ ╲ NH— 氢键表示为氢键表示为 X—H • • • Y由氢原子参与成键的特殊形式的分子间作用力由氢原子参与成键的特殊形式的分子间作用力 。