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1、共价键和分子间作用力,1,第十章 分子结构,10.1 10.2 共价键10.3 分子间作用力,共价键和分子间作用力,2,分子或晶体中相邻原子间强烈的相互作用力称为化学键。,离子键,共价键(配位键),金属键,化学键的概念,共价键和分子间作用力,3,10.1 离子键,一、形成与特点静电引力,q1 ，q2 分别为正负离子所带电量 ，r 为正负离子的核间距离。,无方向性和饱和性,与任何方向的电性不同的离子相吸引，所以无方向； 且只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。,共价键和分子间作用力,4,二、影响离子键强弱及离子化合物性质的因素,电荷、半径:,电子构型:,NaCl易溶于水，CuCl难溶于水。
2、,共价键和分子间作用力,5,10.2 共价键理论 一 经典路易斯理论 1916 年，美国科学家 Lewis 提出共价键理论。认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势，求得本身的稳定。 而达到这种结构，是通过共用最外层的单电子来实现。,例如 H + H = H H 通过共用一对电子，每个 H 均成为 He 的电子构型，形成一个共价键。,共价键和分子间作用力,6,但 Lewis 没有说明这种键的实质，所以适应性不强 。 在解释 BCl 3 ， PCl 5 等其中的原子未全部达到稀有气体结构的分子时，遇到困难。,共价键和分子间作用力,7,二、现代价键理论,引言：氢分子的共价键,共价键和分子间作
3、用力,8,H2 中的化学键，可以认为是电子自旋相反配对，结果使体系的能量降低 。,从电子云的观点考虑，可认为 H 的 1s 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。两核吸引核间负电区，使 2 个 H 结合在一起。,共价键和分子间作用力,9,、现代价键理论基本要点,(1)具有自旋相反的未成对电子的两原子相互接近时，原子轨道（电子云）重叠使核间电子云密度增大，体系能量降低，形成稳定的共价键。(2) 两个成键原子的电子云重叠越多，核间电子云密度就越大，形成的共价键就越牢固。原子轨道最大重叠原理。,共价键和分子间作用力,10,共价键的特征,共价键的饱和性 （受自旋相反限制）,一个原子
4、上的一个电子只能与另一个原子上自旋方向相反的一个电子配对；一个原子中所含未成对电子数就是它可能形成共价键的数目。,共价键和分子间作用力,11,s-s,s-p,p-p,1.键：原子轨道以“头碰头”的形式重叠形成的共价键。,共价键的类型（键、 键、配位键）,共价键和分子间作用力,12,键的电子云界面图,键的特点： 电子云重叠程度大，能量低。故键比较牢固，是首选成键方式。,共价键和分子间作用力,13,键:原子轨道以“肩并肩”式重叠形成的共价键称为键。,键特点： 电子云重叠程度较小，较活泼，且键一般不能单独存在。,共价键和分子间作用力,14,N2分子的成键方式：,共价键和分子间作用力,15,键以“头碰
5、头”式成键,键和键 的比较,共价键和分子间作用力,16,配位键,共用电子对由某个原子单方提供，另一个原子提供空轨道。,共价键和分子间作用力,17,键参数（键能、键长、键角和键的极性等）,键能(bond energy),在298K 和标准压力（100kPa）时，将lmol气态分子AB拆开，成为气态的A原子和B原子所需要的能量。用符号E表示，单位kJmol-1。,对双原子分子 ： E= DA-B,对于多原子分子 ：,键能越大，化学键越牢固，分子越稳定；单键 双键 叁键,共价键和分子间作用力,18,键长,分子中两个原子核间的平衡距离叫做键长。通常键长越短，键越牢固。,键角在分子中同一原子形成的两个化
6、学键之间的夹角叫键角。,共价键和分子间作用力,19,键的极性非极性共价键：成键电子云无偏向、正负电荷重心重合的共价键。极性共价键：成键电子云有偏向、正负电荷重心不重合的共价键。,成键原子间的电负性差值越大，键的极性就越大。离子键可以看成是极性键的极限。,共价键和分子间作用力,20,8O 2s22p4,6C 2s22p2,问题,H2O的键角为什么为104.5 ？,如何解释CH4分子的空间构型？,共价键和分子间作用力,21,1. 原子在形成分子的过程中,同一原子能量相近的不同类型的原子轨道改变了原有轨道的状态(能量、形状、方向),重新组合成新的轨道杂化轨道(一头大,一头小)。杂化轨道具有更强的成键
7、能力。,2. 有几个原子轨道参加杂化,就能组合成几个杂化轨道。,基本要点,三、杂化轨道理论,共价键和分子间作用力,22,3. 杂化轨道的空间取向是取尽可能大的键角,使相互的排斥作用达到最小，形成的键更稳定。,两个杂化轨道：直线形三个杂化轨道：平面三角形四个杂化轨道：正四面体形,共价键和分子间作用力,23,a ) 按参加杂化的轨道分类 s p 型 sp 杂化、sp2 杂化和 sp3 杂化 ； s p d 型 sp3 d 杂化、 sp3 d2 杂化等 。,杂化轨道的类型,共价键和分子间作用力,24,b ) 按杂化轨道能量是否一致分类 等性杂化， 如 C 的 sp3 杂化 4 条 sp3 杂化轨道能
8、量一致。,共价键和分子间作用力,25,同一层上1个s轨道和l个p轨道间进行杂化，叫做sp杂化。其杂化所形成的轨道，叫做sp杂化轨道。（直线型）,sp杂化,BeCl2的形成过程,4Be 2s2,共价键和分子间作用力,26,sp2杂化,同一层上1个s轨道和2个p轨道间的杂化，叫做sp2杂化，其杂化所生成的杂化轨道，叫做sp2杂化轨道。（平面三角形）,5B,共价键和分子间作用力,27,sp3杂化,同一层上1个s轨道和3个p轨道间的杂化，叫做sp3杂化。其杂化所生成的杂化轨道，叫做sp3杂化轨道。（四面体型）,CH4分子形成,6C,共价键和分子间作用力,28,不等性的sp3杂化,杂化以后的几个杂化轨道的能量不完全相等。,O,H,104.5,H,H2O呈V形结构,8O,共价键和分子间作用力,29,N,H,107.3,H,H,NH3分子的空间构型,7N,共价键和分子间作用力,30,杂化轨道类型与分子空间构型的关系小结,共价键和分子间作用力,31,四、價層電子對互斥理論,分子的幾何構型取決於中心原子價電子層中電子對的相互排斥。,分子最穩定的構型是取電子對彼此間排斥力最小的構型。,