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1、第三章第三章 分子结构分子结构离子键理论离子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互斥理论价层电子互斥理论分子轨道理论分子轨道理论分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键 一一 离子键理论离子键理论一一 离子键理论的要点离子键理论的要点 1916 1916 年德国科学家年德国科学家Kossel(Kossel(科塞尔科塞尔) )提提出离子键理论。出离子键理论。 化学键化学键 ：当原子结合成分子的时候，：当原子结合成分子的时候，相相邻原子之间邻原子之间强烈的相互作用。强烈的相互作用。离离 子子 键键 理理 论论1离子键的本质是阴，阳粒子的静电作离子键的本质是阴，阳粒子的静电作用；用；离
2、子可以视为点电荷离子可以视为点电荷Z1Z2e2/R22没有方向性没有方向性球形对称球形对称3没有饱和性没有饱和性只要空间条件的允许，每一个离子吸收只要空间条件的允许，每一个离子吸收尽可能多的带异号电荷的离子尽可能多的带异号电荷的离子1形成过程形成过程以以 NaCl 为例为例：（1）电子转移形成离子）电子转移形成离子Nae=Na+Cl+e=Cl分别达到分别达到Ne和和Ar的稀有气体原子的结构，的稀有气体原子的结构，形成稳定离子。形成稳定离子。（2 2）靠静电吸引，形成化学键）靠静电吸引，形成化学键离离子子键键的的形形成成Na+Cl电子转移电子转移不稳定不稳定稳定稳定离离子子键键的的形形成成1)1
3、)元素的电负性差要比较大元素的电负性差要比较大 1.7, 1.7, 发生电子转移发生电子转移, , 形成离子形成离子键键; ; 1.7, 1.7,实际上是指离子键的成分实际上是指离子键的成分(百分数百分数)大于大于50%2 2）易形成稳定离子）易形成稳定离子 Na+2s22p6,Cl-3s23p6,达到稀有气体稳定达到稀有气体稳定结构结构.Ag+4d10d轨道全充满的稳定结构轨道全充满的稳定结构. 2. 2. 离子键的形成条件离子键的形成条件3 3）形成离子键）形成离子键, , 释放能量大释放能量大 在形成离子键时在形成离子键时, , 以放热的形式以放热的形式, , 释放较大释放较大的能量的能
4、量. . 2. 2. 离子键的形成条件离子键的形成条件 离子键的强度（晶格能）离子键的强度（晶格能）晶格能：晶格能：气态气态的阴阳离子从的阴阳离子从无穷远处无穷远处相相互作用形成互作用形成1mol的离子晶体是的离子晶体是放出的能量。（放出的能量。（U0） 离子键的强度（晶格能）离子键的强度（晶格能） 晶格能晶格能 U0越大越大, , 则形成离子键时放出的能则形成离子键时放出的能量越多量越多, , 离子键越强。离子键越强。 离子晶体的熔点越高，硬度越大离子晶体的熔点越高，硬度越大晶格能晶格能离子晶体不但硬而且脆，在受到冲击之后，离子晶体不但硬而且脆，在受到冲击之后，电荷易发生错位，使得吸引力降低
5、，而容易破碎电荷易发生错位，使得吸引力降低，而容易破碎。离子的电荷，电子组态和半径离子的电荷，电子组态和半径离子的电荷离子的电荷正离子正离子失去失去的电子数的电子数=在化合物中化合价在化合物中化合价负离子负离子得到得到直接影响到化合物的直接影响到化合物的熔点熔点，沸点沸点，颜色颜色等物理等物理性质，以及离子化合物的化学性质。性质，以及离子化合物的化学性质。离子的电子构型（电子组态，价层电子构离子的电子构型（电子组态，价层电子构型，外围电子构型）型，外围电子构型）离子的电荷，电子组态和半径离子的电荷，电子组态和半径通常普通阴离子都具有稀有气体电子构型，通常普通阴离子都具有稀有气体电子构型，即即8
6、电子构型，但是阳离子的电子有以下构型：电子构型，但是阳离子的电子有以下构型：2电子构型电子构型ns2S区区8电子构型电子构型ns2np6S区，区，P区区18电子构型电子构型ds区区18+2电子构型电子构型P区区9-17电子构型电子构型d区，区，ds区区离子的电子构型对离子型化合物的性质有着本质的影响离子的电子构型对离子型化合物的性质有着本质的影响离子的电荷，电子组态和半径离子的电荷，电子组态和半径 离子半径离子半径 将离子晶体中的离子看成是相切的球体将离子晶体中的离子看成是相切的球体, , 正正负离子的核间距负离子的核间距 d d 是是r+ r+ 和和r- r- 之和之和: :离子的电荷，电子
7、组态和半径离子的电荷，电子组态和半径离子半径的变化规律离子半径的变化规律a) 同主族同主族, 从上到下从上到下,电子层增加电子层增加,具有相同电荷具有相同电荷数的离子半径增加数的离子半径增加。 b) 同周期同周期: 主族元素主族元素,从左至右从左至右离子电荷数升高离子电荷数升高,最高价正离子最高价正离子,半径最小。半径最小。（过渡元素过渡元素,离子半离子半径变化规律不明显。）径变化规律不明显。）离子的电荷，电子组态和半径离子的电荷，电子组态和半径c) c) 同一元素同一元素, , 不同价态不同价态的离子的离子, , 电荷高的半径小。电荷高的半径小。 d) d) 同一元素，简单阴离子半径大于原子
8、半径，阳同一元素，简单阴离子半径大于原子半径，阳离子半径小于原子半径。离子半径小于原子半径。 e)e) 一般阴离子半径较大一般阴离子半径较大; ; 阳离子半径较小阳离子半径较小。 f) f) 周期表对角线上周期表对角线上, , 左上元素和右下元素的离子左上元素和右下元素的离子半径相似半径相似. . 如如: Li: Li+ + 和和 MgMg2+2+, Sc, Sc3+3+ 和和 ZrZr4+4+ 的半的半径相似。径相似。离子的电荷，电子组态和半径离子的电荷，电子组态和半径二二价键理论价键理论一一.路易斯理论路易斯理论 1916年年,美国的美国的Lewis提出提出共价键理论共价键理论.认为分认为
9、分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势,求求得本身的稳定得本身的稳定.而达到这种结构而达到这种结构,并非通过电子转移并非通过电子转移形成离子键来完成形成离子键来完成,而是通过而是通过共用电子对共用电子对来实现。来实现。价键理论价键理论Lewis的贡献在于提出了一种不同于离子键的的贡献在于提出了一种不同于离子键的新的键型新的键型,解释了解释了比较小的元素之间原子的成比较小的元素之间原子的成键事实键事实.但但Lewis没有说明这种键的实质。没有说明这种键的实质。1927年年,Heitler和和London用用量子力学量子力学处理氢处理氢气分子气分子H2,
10、解决了两个氢原子之间化学键的解决了两个氢原子之间化学键的本质本质问题问题,使共价键理论从典型的使共价键理论从典型的Lewis理论发展到今理论发展到今天的现代共价键理论。天的现代共价键理论。价键理论价键理论价键理论价键理论二二价键理论价键理论价键理论价键理论 将对将对 H H2 2 的处理结果推广到其它分子中的处理结果推广到其它分子中, ,形形成了以量子力学为基础的价键理论成了以量子力学为基础的价键理论(VB (VB 法法) ) 共价键的表象是电子对的共用，其共价键的表象是电子对的共用，其本质本质是是原子轨道的重叠，是的电子概率密度变大，增加原子轨道的重叠，是的电子概率密度变大，增加与原子核的相
11、互吸引而成键。与原子核的相互吸引而成键。共价键的要点：共价键的要点：价键理论价键理论自旋方向相反自旋方向相反最大程度重叠最大程度重叠 1 1 共价键具有饱和性共价键具有饱和性 原子中原子中单电子单电子数决定了共价键的数目数决定了共价键的数目. . 即为即为 共价键的饱和性。共价键的饱和性。2 2 共价键具有方向性共价键具有方向性价键理论价键理论 要保证要保证最大程度的重叠最大程度的重叠，只有满足轨道的伸，只有满足轨道的伸展方向的条件，所以共价键具有方向性。展方向的条件，所以共价键具有方向性。3 3 共价键的类型共价键的类型价键理论价键理论键键由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称由两个相同或不
12、相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键，叫做轴方向相互重叠而形成的共价键，叫做键。键。 “头碰头头碰头”圆柱型对称圆柱型对称价键理论价键理论键键价键理论价键理论键特点键特点:成键轨道围绕键轴旋转成键轨道围绕键轴旋转180时时,图图形重合形重合,但但符号相反符号相反。“肩并肩肩并肩”平面反对称平面反对称价键理论价键理论 配位共价键配位共价键价键理论价键理论 正常的共价键使用两个原子各提供一个电子正常的共价键使用两个原子各提供一个电子形成的，而在有些分子中，形成共价键的电子是形成的，而在有些分子中，形成共价键的电子是由参与成键的两个电子中的一个原子由参与成键的两个电子中的一个原子单独
13、单独提供提供的，则成为的，则成为配位共价键配位共价键（配位键配位键，coordinationbond）H3NH+Cl3BNH3配位键形成以后，就与一般的共价键没有区别了。配位键形成以后，就与一般的共价键没有区别了。思考：用电子配对法解释思考：用电子配对法解释CO的成键？的成键？价键理论价键理论键：也是共价键的一种，由两个键：也是共价键的一种，由两个d轨道四重轨道四重交盖而成。交盖而成。价键理论价键理论“面对面面对面”杂化轨道理论杂化轨道理论形成多原子分子的过程中，中心原子的若干形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能能量相近量相近的原子轨道重新组合，在成键过程中可以的原子轨道重新组合，在成键过
14、程中可以重新组合成重新组合成相同数目相同数目的新的的新的简并简并的原子轨道，从的原子轨道，从而改变了原来原子轨道的状态，形成一组新的轨而改变了原来原子轨道的状态，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂（道，这个过程叫做轨道的杂（hybridization），产生的新轨道叫做杂化轨道（产生的新轨道叫做杂化轨道（hybridorbital）。）。杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点：杂化轨道理论杂化轨道理论能量相近的能量相近的价电子轨道价电子轨道混合杂化，形成新的价混合杂化，形成新的价电子轨道，成为杂化轨道；电子轨道，成为杂化轨道；杂化轨道的杂化轨道的数目不变数目不变；杂化轨道的杂化轨道的形状形状
15、，伸展方向伸展方向发生变化；发生变化；杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型CH4sp3杂化杂化杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型sp3杂化杂化sp2杂化杂化BF3杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型sp2杂化杂化sp杂化杂化BeCl2杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型sp杂化杂化spd杂化杂化PCl5 三角双锥 5个spd 杂化轨道呈三角双锥形分布，分别与 5 个Cl 的 3p成键。杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空
16、间构型杂化类型与分子的空间构型杂化杂化轨道轨道杂化杂化轨道轨道数目数目键角键角分子几何构分子几何构型型实例实例spsp2sp3sp3dsp3d223456直线形直线形平面三角形平面三角形四面体四面体三角双锥三角双锥八面体八面体BeCl2,CO2BF3,AlCl3CH4,CCl4PCl5SF6,SiF6180120109.59090,120杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型等性杂化等性杂化：杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例相等，能量完全相同，这种杂化称为成分的比例相等，能量完全相同
17、，这种杂化称为等性杂化（等性杂化（equivalenthybridization）。通常，）。通常，若若参与杂化的原子轨道参与杂化的原子轨道都含有单电子或都是空轨都含有单电子或都是空轨道道，其杂化是等性的。，其杂化是等性的。不等性杂化不等性杂化：杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道杂化后所形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例不相等而能量不完全相同，这种杂化成分的比例不相等而能量不完全相同，这种杂化称为不等性杂化称为不等性杂化（nonequivalenthybridization）。）。通常，若参与杂化的原子轨道中，有的通常，若参与杂化的原子
18、轨道中，有的已被孤对已被孤对电子占据电子占据，其杂化是不等性的。，其杂化是不等性的。杂化类型与分子的空间构型杂化类型与分子的空间构型不不等等性性杂杂化化NH3的的不等性杂化不等性杂化H2O的的不等性杂化不等性杂化杂化类型杂化类型spsp2sp3不等性不等性sp3参加杂化轨道参加杂化轨道s+ps+2ps+3ps+3p杂化轨道数目杂化轨道数目2344键角键角180o120o109o90oLP-BPBP-BP三键三键 双键双键 单键单键90o120o180o 价层电子互斥理论的要点价层电子互斥理论的要点： 价电子之间的排斥作用与价电子之间的排斥作用与电子云的密度电子云的密度有关；有关；确定中心原子的
19、价电子对数目；确定中心原子的价电子对数目；确定孤对电子对数目；确定孤对电子对数目；确定分子的空间构型；确定分子的空间构型；VP价电子对数价电子对数以以AXn为例：为例：A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+负离子电荷（正离子电荷）负离子电荷（正离子电荷）2VSEPR方法对分子空间构型的预测方法对分子空间构型的预测VP价电子对数价电子对数A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+负离子电荷（正离子电荷）负离子电荷（正离子电荷）2A的的价电子数价电子数目目=A的的主族序数主族序数；H和卤素作为配体，每个原子提供一个电子；和卤素作为配体，每个原子提供一个电子；O和和S
20、不提供电子；不提供电子；含双键，三键的分子，将双键，三键视为一对电子；含双键，三键的分子，将双键，三键视为一对电子；单电子近似看做一对电子；单电子近似看做一对电子；VSEPR方法对分子空间构型的预测方法对分子空间构型的预测VP价电子对数价电子对数LP孤电子对数孤电子对数BP成键电子对数成键电子对数n-配位原子数配位原子数试着预测下列分子的空间构型试着预测下列分子的空间构型SbCl52-XeF4VSEPR方法对分子空间构型的预测方法对分子空间构型的预测键连键连原子原子孤对孤对电子电子价电子价电子对数对数形状形状理想键理想键角角例子例子图片图片202直线型直线型180BeCl2303平面三角形平面
21、三角形120BF3213角形角形120SO2404四面体四面体109.5CH4314三角锥三角锥109.5NH3224角形角形109.5H2OVSEPR方法对分子空间构型的预测方法对分子空间构型的预测505三角双锥三角双锥90、120PCl5415变形四面体变形四面体90、120SF4325T型型90ClF3235直线型直线型180XeF2606八面体八面体90SF6516四方锥四方锥90BrF5426平面正方形平面正方形90XeF4VSEPR方法对分子空间构型的预测方法对分子空间构型的预测 思考题思考题1 1： 试用价层电子互斥理论解释H3O+，SO2分子的空间构型？ 思考题思考题2 2：
22、试用价层电子互斥理论解释NO2，I3-,HCN分子的空间构型？ 为什么为什么B2，O2分子具有顺磁性质？分子具有顺磁性质？ 为什么为什么H2+离子中存在单电子键，离子中存在单电子键，H2-离离子中存在三电子键？子中存在三电子键？ 这是现代价键理论这是现代价键理论无法解决无法解决的问题。的问题。受到外部磁场受到外部磁场的影响产生同的影响产生同指向的磁场的指向的磁场的特性，顺磁性。特性，顺磁性。 受到外部磁场受到外部磁场的影响产生斥的影响产生斥力，减小外磁力，减小外磁场的影响，反场的影响，反磁性（抗磁性）磁性（抗磁性）。 低温情况下低温情况下O2和和N2在磁场中的不同表现在磁场中的不同表现分子轨道
23、理论分子轨道理论1932年，美国化学家 Mulliken和德国化学家Hund提出了一种新的共价键理论分子轨道理论（molecular orbital theory），即 MO法。 该理论注意了分子的整体性，因此较好地说明了多原子分子的结构。目前，目前，该理论在该理论在现代共价键理论现代共价键理论中占有很中占有很重重要的地位。要的地位。原子在形成分子时，原子在形成分子时，所有电子都有贡献所有电子都有贡献。分。分子中的电子不再从属于某个原子，而是子中的电子不再从属于某个原子，而是在整个分在整个分子空间范围内运动子空间范围内运动。在分子中电子的空间运动状态可用相应的在分子中电子的空间运动状态可用相应
24、的分子轨道波函数分子轨道波函数（称为分子轨道）来描述。（称为分子轨道）来描述。分子轨道理论分子轨道理论分子轨道理论的要点：分子轨道理论的要点：分子轨道和原子轨道的分子轨道和原子轨道的主要区别主要区别在于：在于：(1)在原子中，电子的运动只受在原子中，电子的运动只受1个原子核的作用，个原子核的作用，原子轨道是单核系统；而在分子中，电子则在所原子轨道是单核系统；而在分子中，电子则在所有原子核势场作用下运动，分子轨道是多核系统。有原子核势场作用下运动，分子轨道是多核系统。(2)原子轨道的名称用原子轨道的名称用s、p、d符号表示，而分符号表示，而分子轨道的名称则相应地用子轨道的名称则相应地用、符号表示
25、。符号表示。分子轨道理论分子轨道理论分子轨道可以由分子中原子轨道波函数分子轨道可以由分子中原子轨道波函数的线性组合（的线性组合（linearcombinationofatomicorbitals，LCAO）而得到。）而得到。分子轨道理论分子轨道理论分子轨道理论的要点：分子轨道理论的要点：原子轨道线性组合的原子轨道线性组合的原则原则（分子轨道是由原（分子轨道是由原子轨道线性组合而得的）：子轨道线性组合而得的）：分子轨道理论分子轨道理论分子轨道理论的要点：分子轨道理论的要点：（1）对称性匹配原则对称性匹配原则 只有只有对称性匹配的原子轨道才能才能组合成分子轨道，这称为对称性匹配原则。符合对称性匹配
26、原则的几种简单的原子轨道组符合对称性匹配原则的几种简单的原子轨道组合是，合是，(对对x轴轴)s-s、s-px、px-px组成组成分子轨道分子轨道（对（对xy平面）平面）py-py、pz-pz组成组成分子轨道。分子轨道。分子轨道理论分子轨道理论分子轨道理论分子轨道理论波瓣波瓣符号相同符号相同（即重叠或重叠）的两（即重叠或重叠）的两原子轨道组合成原子轨道组合成成键分子轨道成键分子轨道；波瓣；波瓣符号相反符号相反（即（即重叠）的两原子轨道组合成重叠）的两原子轨道组合成反键分子轨道反键分子轨道。（2）能量近似原则能量近似原则在对称性匹配的原子轨道中，只有在对称性匹配的原子轨道中，只有能量相近能量相近的
27、的原子轨道才能组合成有效的分子轨道，而且能量愈原子轨道才能组合成有效的分子轨道，而且能量愈相近愈好，这称为能量近似原则。相近愈好，这称为能量近似原则。分子轨道理论分子轨道理论原子轨道线性组合的原则：原子轨道线性组合的原则：（3 3）轨道最大重叠原则轨道最大重叠原则 对称性匹配的两个原子轨道进行线性组合时，对称性匹配的两个原子轨道进行线性组合时，其其重叠程度愈大重叠程度愈大，则组合成的分子轨道的，则组合成的分子轨道的能量愈能量愈低低，所形成的，所形成的化学键愈牢固化学键愈牢固，这称为轨道最大重叠，这称为轨道最大重叠原则。原则。 分子轨道理论分子轨道理论原子轨道线性组合的原则：原子轨道线性组合的原
28、则：轨道最大重叠轨道最大重叠分子轨道理论分子轨道理论 在上述三条原则中，在上述三条原则中，对称性匹配原则对称性匹配原则是首是首要的，它决定原子轨道有无组合成分子轨道的要的，它决定原子轨道有无组合成分子轨道的可能性。能量近似原则和轨道最大重叠原则是可能性。能量近似原则和轨道最大重叠原则是在符合对称性匹配原则的前提下，决定分子轨在符合对称性匹配原则的前提下，决定分子轨道组合效率的问题。道组合效率的问题。 分子轨道理论分子轨道理论电子在分子轨道中的排布也遵守原子轨道电子电子在分子轨道中的排布也遵守原子轨道电子排布的同样原则，即排布的同样原则，即Pauli不相容原理不相容原理、能量最低能量最低原理原理
29、和和Hund规则规则。具体排布时，应先知道分子轨道的能级顺序。具体排布时，应先知道分子轨道的能级顺序。目前这个顺序主要借助于分子光谱实验来确定。目前这个顺序主要借助于分子光谱实验来确定。分子轨道理论分子轨道理论分子轨道理论的要点：分子轨道理论的要点：H2分子的分子轨道能级图分子的分子轨道能级图同核双原子分子的分子轨道能级图同核双原子分子的分子轨道能级图He2分子的分子轨道能级图分子的分子轨道能级图同核双原子分子的分子轨道能级图同核双原子分子的分子轨道能级图不不能能形形成成He2分子分子a图：适合图：适合O2，F22s2s2p2p同核双原子分子的分子轨道能级图同核双原子分子的分子轨道能级图b图：
30、适合图：适合N2，C2，B22s2s2p2p同核双原子分子的分子轨道能级图同核双原子分子的分子轨道能级图原子轨道分 子 轨 道 2s 2pN2O2-4.10 -2.07-5.19 -2.55-5.69 -3.00 -2.50 -2.74 1.12 4.91-7.19 -4.79 -3.21 -3.07 -2.32能量(10-18J)同核双原子分子的分子轨道能级图同核双原子分子的分子轨道能级图N2分子的分子轨道能级图分子的分子轨道能级图NNO2分子的分子轨道能级图分子的分子轨道能级图OO思考：思考：B B2 2的分子轨道排布式的分子轨道排布式异核双原子分子的分子轨道能级图异核双原子分子的分子轨道
31、能级图等电子体规则等电子体规则分子轨道理论小结分子轨道理论小结价键理论明确的键的概念。也成功的给出了价键理论明确的键的概念。也成功的给出了一些键的性质以及分子结构的直观图像。但是一些键的性质以及分子结构的直观图像。但是在解释在解释H2氢分子离子的单电子键的存在以及氢分子离子的单电子键的存在以及O2分子等有顺磁性或者大分子等有顺磁性或者大键的某些分子结构键的某些分子结构时感到困难。而分子轨道理论可以完美的进行时感到困难。而分子轨道理论可以完美的进行解释。解释。轨道数守恒定律轨道数守恒定律n个个AO线性组合线性组合n个个MO成键轨道成键轨道：能级低于原子轨道的分子轨道：能级低于原子轨道的分子轨道反
32、键轨道反键轨道：能级高于原子轨道的分子轨道：能级高于原子轨道的分子轨道非键轨道非键轨道：能级等于原子轨道的分子轨道：能级等于原子轨道的分子轨道成键与反键轨道成对出现成键与反键轨道成对出现 ，其余为非键轨道，其余为非键轨道。线性组合的三个原则线性组合的三个原则对称性匹配对称性匹配能量近似能量近似最大重叠最大重叠电子排布的三个原则电子排布的三个原则Pauli原理原理能量最低能量最低Hund规则规则化学键理论化学键理论价键理论价键理论(VB)杂化轨道理论杂化轨道理论(HO)价电子对互斥理论价电子对互斥理论(VSEPR)分子轨道理论分子轨道理论(MO)价键理论价键理论(VB)简明扼要简明扼要不能解释不
33、能解释分子的几分子的几何构型何构型,不不能解释分能解释分子的磁性子的磁性杂化轨道理杂化轨道理论论(HO)可以解释分可以解释分子的几何构子的几何构型型，但缺乏但缺乏预见性预见性VSEPR可以预言分子可以预言分子的几何构型，的几何构型，对对d0,d5,d10的的中心原子有效中心原子有效但不能说明成但不能说明成键原理及键的键原理及键的强度强度分子轨道理论分子轨道理论(MO)引入分子轨道概引入分子轨道概念，可以说明分念，可以说明分子的成键情况，子的成键情况，键的强弱和分子键的强弱和分子的磁性。的磁性。不能解不能解决构型问题决构型问题思考题：比较思考题：比较O2+，O2，O2-，O22-的稳定性，的稳定
34、性，并说明其磁性？并说明其磁性？O2+O2O2-O22-键级：键级：2.521.51思考题：比较思考题：比较NO和和NO+的稳定性，并说的稳定性，并说明其磁性明其磁性NO+NO键键 参参 数数键级键级键级键级（成键轨道上的电子数（成键轨道上的电子数-反键轨道上反键轨道上的电子数）的电子数）2键参数键参数化学键的性质化学键的性质键级可以是整数也可以是键级可以是整数也可以是分数分数。一般说来，。一般说来，键级愈键级愈高高，键愈，键愈稳定稳定；键级为零，则表明原子不；键级为零，则表明原子不可能结合成分子。可能结合成分子。键能键能 在在298.15K,105Pa下，理想气态物质（如下，理想气态物质（如
35、H2分分子），每断开单位物质量的化学键生成气态原子所子），每断开单位物质量的化学键生成气态原子所吸收的能量称为吸收的能量称为键解离能键解离能，用符号，用符号D表示。表示。HH(g)2H(g) D(HH)=432.0 kJmol-1ClCl(g)2Cl(g) D(ClCl)=239.7 kJmol-1 键键 参参 数数b)对于对于多原子分子多原子分子而言，通常取键解离能的而言，通常取键解离能的平均平均值值为键能为键能H2O(g)HO(g) D1=499 kJmol-1HO(g)O(g)+H(g) D2=429 kJmol-1 E(ClCl)=D(ClCl)=239.7 kJmol-1 a)对于对
36、于双原子分子双原子分子而言，键解离能就是该气态分而言，键解离能就是该气态分子中共价键的子中共价键的键能键能E键键 参参 数数键长键长分子中两原子核间的平衡距离称为键长分子中两原子核间的平衡距离称为键长（bonddistance）单键、双键、叁键的键长比较？单键、双键、叁键的键长比较？单键单键 双键双键 叁键叁键键角键角分子中键与键之间的夹角称为键角分子中键与键之间的夹角称为键角。（。（bondangle）键键 参参 数数思考：键角的大小如何判断？思考：键角的大小如何判断？判断分子的空间构型判断分子的空间构型分子的空间构型相似，再考虑孤对电子对分子的空间构型相似，再考虑孤对电子对的影响；的影响；
37、分子的空间构型和孤对电子对都相同，再分子的空间构型和孤对电子对都相同，再考虑元素电负性的影响；考虑元素电负性的影响；BCl3，CH4，XeF4和和CO2？CH4与与NH3？NH3与与H3O+？键的极性键的极性键的极性是由于成键原子的电负性不同而引起键的极性是由于成键原子的电负性不同而引起的的.HCl,CO键键 参参 数数非极性共价键非极性共价键（nonpolarcovalentbond）极性共价键极性共价键（polarcovalentbond）H2,O2键级愈大，键能愈大，键长越短，键越键级愈大，键能愈大，键长越短，键越 稳定；稳定；分子越稳定分子越稳定键键 参参 数数键长，键角键长，键角确定
38、了，分子的确定了，分子的空间构型空间构型也也随之确定。随之确定。大大键（离域键（离域键）键）C6H6实验测得：苯中实验测得：苯中CC的键长均相等，为的键长均相等，为139pm。介于。介于CC键长（键长（133pm)和和CC键长（键长（154pm）之间。）之间。 1)在同一平面上，且有相互平行的在同一平面上，且有相互平行的p轨道轨道(或或d轨道，轨道，或或p,d轨道轨道)大大 键键的形成条件的形成条件2)参与成键的参与成键的电子数目电子数目(m)小于轨道数目小于轨道数目(n)的的2倍。倍。nm3)形成大形成大 键的原子轨道键的原子轨道能量应相近能量应相近大大 键键的形成条件的形成条件按按n和和m
39、的大小关系，可将离域的大小关系，可将离域键分成三种类型键分成三种类型:a)正常离域正常离域键键m=n,p轨道数目与轨道数目与p电子数目相等电子数目相等.b)多电子离域多电子离域键键mn，即，即p轨道数少于轨道数少于p电子电子.c)缺电子离域缺电子离域键键mOHOOHNNHNOHClOHS分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键4）氢键的类型）氢键的类型 氢键分为氢键分为分子间氢键分子间氢键和和分子内氢键分子内氢键分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键分子间氢键是一个分子的分子间氢键是一个分子的AH与另一个分子的与另一个分子的B作用而形成的氢键作用而形成的氢键 冰的结构冰的结构分子间作用力和氢键分子间
40、作用力和氢键分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键分子内氢键为一个分子的分子内氢键为一个分子的AH与其内部的与其内部的B作用作用而形成的氢键而形成的氢键分子内氢键不可能在一条直线上分子内氢键不可能在一条直线上 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键思考题思考题乙二醇分子中存在那些氢键？乙二醇分子中存在那些氢键？由于空间位阻的影响，只能存在分子间氢键由于空间位阻的影响，只能存在分子间氢键比较邻硝基苯酚，间硝基苯酚，对硝基苯酚的比较邻硝基苯酚，间硝基苯酚，对硝基苯酚的熔点？熔点？思考题思考题5)氢键对物质物理化学性质的影响氢键对物质物理化学性质的影响 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键分子内氢键使化
41、合物的熔点、沸点降低分子内氢键使化合物的熔点、沸点降低 邻位硝基苯酚邻位硝基苯酚，其熔点45 (分子内氢键分子内氢键)间位硝基苯酚间位硝基苯酚，其熔点为96 (分子间氢键分子间氢键)溶解度溶解度（S）分子间氢键：使分子间氢键：使S增大增大分子内氢键：分子内氢键： 极性溶剂，使极性溶剂，使S减小减小非极性溶剂，使非极性溶剂，使S增大增大分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键分子间氢键使化合物的熔点、沸点升高分子间氢键使化合物的熔点、沸点升高 氢键对生物体内的蛋白质和脱氧核糖核酸氢键对生物体内的蛋白质和脱氧核糖核酸（DNA）的性质起着重要作用。）的性质起着重要作用。分子间作用力和氢键分子间作用力和氢
42、键分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键分子间作用力分子间作用力(IntermolecularForces)Typeofinteraction类型类型Typicalenergy(kJ/mol)作用力大小作用力大小Interactingspecies分子类型分子类型dipole-dipole取向力取向力03polarmolecules极性分子极性分子Induced-dipole诱导力诱导力01polarandnonpolarmolecules极性分子与非极极性分子与非极性分子之间性分子之间Dispersion色散力色散力825alltypesofmolecules所有类型分子所有类型分子Hydro
43、genbonds氢键氢键530N,O,F;thelinkisasharedHatom思考题：思考题：1.下列各组物质沸点高低顺序中正确的是下列各组物质沸点高低顺序中正确的是() A. HIHBrHClHF B. H2TeH2SeH2SH2O C. NH3AsH3PH3 D. CH4GeH4SiH4 2下列化合物中氢键最强的是下列化合物中氢键最强的是()A.CH3OHB.HFC.H2OD.NH33在酒精的水溶液中在酒精的水溶液中,分子间主要存在的作用力分子间主要存在的作用力为为()A.取向力取向力B.诱导力诱导力C.色散力和诱导力色散力和诱导力.取取向力向力D.取向力取向力.诱导力诱导力.色散力
44、色散力.氢键氢键4HF是强酸还是弱酸，为什么？是强酸还是弱酸，为什么？思考题：思考题：本章小结本章小结一一 离子键理论离子键理论形成形成特点特点本质本质了解了解晶格能晶格能离子的电子构型离子的电子构型第四周期的过渡元素第四周期的过渡元素二二 价键理论价键理论理论部分理论部分（框架了解，深刻认识）（框架了解，深刻认识）共价键的本质共价键的本质三三杂化轨道理论杂化轨道理论互扰互扰SP，SP2，SP3激发，杂化激发，杂化激发不是必需的激发不是必需的等性杂化和不等性杂化等性杂化和不等性杂化NH3，H2O四四价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论VP电子对构型电子对构型分子构型分子构型XeF2分子构型是分
45、子构型是直线型直线型！并非并非SPSP杂化，而是杂化，而是SPSP3 3d d杂化杂化五五分子轨道理论分子轨道理论单电子键，叁电子键单电子键，叁电子键N N以前的，以前的，O O以后的能级顺序以后的能级顺序会比较磁性，稳定性会比较磁性，稳定性六六分子间作用力分子间作用力范德华力变化范德华力变化规律规律？分子间作用力对分子间作用力对熔点，沸点，溶解度熔点，沸点，溶解度的影的影响？响？包括范德华力和氢键包括范德华力和氢键思考题：思考题：1CO和和N2相比相比,CO的的()A.键能较小键能较小,较易氧化较易氧化;B.键能较小键能较小,较难氧化较难氧化;C.键能较大键能较大,较难氧化较难氧化;D.键能
46、较大键能较大,较易氧化较易氧化.2 用价键法和分子轨道法处理用价键法和分子轨道法处理O2分子结构分子结构,其结其结果是果是()A.键能不同键能不同B.磁性不同磁性不同C.极性不同极性不同D.结果不同结果不同3加热熔化时需要打开共价键的物质是加热熔化时需要打开共价键的物质是()A.MgCl2B.CO2(s)C.SiO2D.H2O4下列分子中偶极矩为零的是下列分子中偶极矩为零的是()A.NF3B.NO2C.PCl3D.BCl35下列分子是极性分子的是下列分子是极性分子的是()A.BCl3B.SiCl4C.CHCl3D.PCl3E.BeCl2O3,P4共价键的分类 :共价键有不同的分类方法 （1） 按共用电子对的数目分，有单键（ClCl）、双键（C=C）、叁键（C C）等。 （2） 按共用电子对是否偏移分类，有极性键（HCl）和非极性键（ClCl）。 （3） 按提供电子对的方式分类，有正常的共价键和配位键（共用电子对由一方提供，另一方提供空轨道。如氨分子中的NH键中有一个属于配位键）。 （4） 按电子云重叠方式分，有键（电子云沿键轴方向，以“头碰头”方式成键。如CC。）和键（电子云沿键轴两侧方向，以“肩并肩”方向成键。如C=C中键能较小的键。）等 因反磁性产生磁浮的热解碳因反磁性产生磁浮的热解碳(pyrolyticcarbon)。
