共价键和分子间作用力2

1、上一内容下一内容上一内容下一内容上一内容下一内容化学键(chemical bond) 定义定义 分子或晶体分子或晶体中中相邻的两个或多个原相邻的两个或多个原子之间子之间强烈的强烈的相互作用力。相互作用力。 种类种类 离子键、离子键、共价键共价键和金属键。和金属键。 分子间作用力(intermolecular force) 定义定义 分子之分子之间弱间弱的相互作用力。的相互作用力。 包括包括 范德华力范德华力(van der Waals force) 和和氢键氢键(hydrogen bond)等。等。上一内容下一内容第一节第一节 现代价键理论现代价键理论第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论第三

2、节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 ( (自学自学) )第四节第四节 简单分子轨道理论简单分子轨道理论 ( (自学自学) )第五节第五节 分子间作用力分子间作用力上一内容下一内容如如 H + H H H 或或HH 要点要点 认为两个或多个原子可以相互认为两个或多个原子可以相互“共有共有”一对或多对一对或多对电子，以便达到稀有气体原子最外层电子，以便达到稀有气体原子最外层2或或8电子层结电子层结构（或称为构（或称为Lewis结构），而生成稳定的分子。结构），而生成稳定的分子。 共价键理论:1916年美国化学家年美国化学家Lewis提出提出 分子中的通过共用电子对连接的化学键称为分子中

3、的通过共用电子对连接的化学键称为共价键。共价键。如如 H + Cl H Cl 或或HCl.上一内容下一内容但有但有一些化合物中心原子最外层电子少于一些化合物中心原子最外层电子少于8 8或大于或大于8 8人仍能人仍能稳定存在，如：稳定存在，如：Lewis的的共价键理论无法解释，同时也无法解释为何电子对共共价键理论无法解释，同时也无法解释为何电子对共用使两原子结合成分子的本质原因。用使两原子结合成分子的本质原因。1927年美国化学家年美国化学家Heitler和和London用量子力学处理用量子力学处理H2分子结分子结构获得成功，建立现代价键理论。构获得成功，建立现代价键理论。上一内容下一内容一、氢

4、分子的形成和共价键的本质两个氢原子两个氢原子接近时系统势能变化曲线接近时系统势能变化曲线两两H原子的原子的1s轨道轨道重叠示意图重叠示意图 r/pm74.1E/kJmol-1上一内容下一内容1. 共价键的形成共价键的形成:前提条件前提条件一是原子在化合前有一是原子在化合前有单电子单电子； 本质本质 自旋相反自旋相反的单电子所处的两原子轨道的单电子所处的两原子轨道重叠重叠、单电子两两、单电子两两配对配对，使电子云，使电子云密集密集于两于两核之间，系统能量核之间，系统能量降低降低，形成共价键。，形成共价键。二、现代价键理论要点二、现代价键理论要点: :二是单电子的二是单电子的自旋方向相反自旋方向相

5、反。上一内容下一内容(1) 饱和性饱和性:两原子自旋相反的单电子配对之后，不能再与第三两原子自旋相反的单电子配对之后，不能再与第三个原子的单电子配对成键，即一个原子有多少个未个原子的单电子配对成键，即一个原子有多少个未成对单电子，就只能配对形成多少个共价键。成对单电子，就只能配对形成多少个共价键。2个个N原子形成共价叁键的原子形成共价叁键的N2分子。分子。2. 共价键特征共价键特征He (1s2) 原子没有单电子，原子没有单电子，例如例如2个个He原子不能形成原子不能形成He2分子；分子； Cl (3s23p5)原子有原子有1个单电子，个单电子， 2个个Cl原子形成共价单键的原子形成共价单键的

6、Cl2分子；分子；O(2s22p4)原子有原子有2个单电子，个单电子，与与2个个H原子形成共价双键的原子形成共价双键的H2O分子；分子； N(2s2s2 22p2p3 3) )原子有原子有3个单电子，个单电子，上一内容下一内容v 原子轨道最大重叠原理：原子轨道最大重叠原理： 成键时，两原子轨道重叠愈多，两核间电子云成键时，两原子轨道重叠愈多，两核间电子云愈密集，形成的共价键愈牢固。愈密集，形成的共价键愈牢固。v 方向性：方向性： 共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大程度共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行。重叠的方向进行。举例：举例：HCl分子的形成。分子的形成。(2) 共价

7、键的方向性共价键的方向性上一内容下一内容(c) 无效重叠无效重叠(b) 无效重叠无效重叠(a) 有效重叠有效重叠共价键的方向性示意图共价键的方向性示意图(HCl分子的形成分子的形成)上一内容下一内容共价键的方向性示意图共价键的方向性示意图上一内容下一内容 键键(pi bond) : 键键 (sigma bond) : 是两个原子的原子轨道是两个原子的原子轨道(py-py和和pz-pz)沿沿键轴方向以键轴方向以“肩并肩肩并肩”的方式重叠形成的共价键。的方式重叠形成的共价键。(1) 按原子轨道重叠方式不同共价键分为按原子轨道重叠方式不同共价键分为 两个原子的原子轨道两个原子的原子轨道(s-s、px

8、-s、px-px)沿着键轴方向沿着键轴方向以以“头碰头头碰头”的方式重叠形成的共价键。的方式重叠形成的共价键。3. 共价键的类型共价键的类型:上一内容下一内容 键键(s-s)、 (px -s) s-spx -s上一内容下一内容 键键( px - px) 上一内容下一内容“p-p” 键 键键:py-py 或或 pz-pz上一内容下一内容N2分子形成示意图N2分子中，分子中，N原子的原子的px、py、pz各有一个单电子，各有一个单电子，2个个N原子间除形成原子间除形成1个个px-px键外，还能形成键外，还能形成py-py和和pz-pz 2个相互垂直的个相互垂直的键。键。 上一内容下一内容共价键类型

9、键键成键轨道s-s、px-s、px-pxpy-py、pz-pz轨道重叠方式“头碰头”“肩并肩”轨道重叠部分分布沿键轴呈圆柱型对称分布垂直于键轴呈镜面反对称分布存在情况可单独存在不可单独存在 ，只与键共存于共价双键和叁键中 稳定性牢固不牢固，易断裂 键和键和 键键的比较的比较:以共价键结合的两原子间以共价键结合的两原子间,一定并且只能有一个一定并且只能有一个键上一内容下一内容练习练习1：试指出下列共价键中各有几个试指出下列共价键中各有几个键和键和键？键？ 1. 1.C CC C， 2.C 2.C C C， 3.C C 3.C C解：1.1.碳碳单键为碳碳单键为键；键；2.2.碳碳双键中碳碳双键中

10、1 1个为个为键，另外键，另外1 1个为个为键；键；3.3.碳碳叁键中碳碳叁键中1 1个为个为键，另外键，另外2 2个为个为键。键。上一内容下一内容成键原子一方有孤对电子成键原子一方有孤对电子;另一方有空轨道。另一方有空轨道。特殊共价键特殊共价键: 形成条件：形成条件： 记为记为B A 正常共价键：正常共价键：(2) 按成键原子形成共用电子对方式的不同分为按成键原子形成共用电子对方式的不同分为由成键两原子各提供由成键两原子各提供1 1个电个电子配对成键的共价键。子配对成键的共价键。3. 共价键的类型共价键的类型:配位键配位键上一内容下一内容HNHHH4BFCO4NHOC 2222ps4222p

11、sFFBFF例：例：上一内容下一内容4.共价键的参数共价键的参数表征共价键特征的物理量称为共价键参数。表征共价键特征的物理量称为共价键参数。如键长、键角、键能和键的极性。如键长、键角、键能和键的极性。分子内成键两原子核间的平均距离。分子内成键两原子核间的平均距离。两原子形成同型共价键的键长越短，键越稳定。两原子形成同型共价键的键长越短，键越稳定。.().键长键长(2)键能键能在一定温度和标准压下断裂在一定温度和标准压下断裂1mol化学键所需要化学键所需要的能量。共价键强弱的量度。的能量。共价键强弱的量度。一般键能越大，共价键强度越大。一般键能越大，共价键强度越大。成键时放出能量，断键时吸收能量

12、成键时放出能量，断键时吸收能量。 上一内容下一内容键角是同一个原子形成的相邻两个键键角是同一个原子形成的相邻两个键间的夹角。间的夹角。分子构型由键角、键长决定。分子构型由键角、键长决定。.(3).键角键角分子式分子式 键长键长/pm(实验值实验值) 键角键角 (实验值实验值) 几何构型几何构型H2SCO2NH3CH4134 92角型角型116.2 180直线型直线型三角锥型三角锥型正四面体型正四面体型101 10718109 10928上一内容下一内容(4).共价键的极性共价键的极性共价键共用电子对是否偏移共价键共用电子对是否偏移分类分类1) 极性键极性键2)非极性键非极性键: 强极性键强极性

13、键:弱极性键弱极性键:如如H2O,HCl中的中的共价键共价键如如H2S,HI中的共中的共价键价键如如N2,H2中的共价键中的共价键不同种的原子不同种的原子（电负性不同）（电负性不同）形成的共价键。形成的共价键。 同种原子（电负性相同）形成的共价键。同种原子（电负性相同）形成的共价键。非极性共价键非极性共价键 离子键离子键极性共价键极性共价键上一内容下一内容能否用价键理论说明能否用价键理论说明CH4分子中共价键的形成分子中共价键的形成 。C:2S22P2上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论19311931年美国年美国L.Pauling L.Pauling 等人以价键理论为基础，

14、根据电子具有等人以价键理论为基础，根据电子具有波动波动性性、波可以叠加的原理，提出了杂化轨道理论、波可以叠加的原理，提出了杂化轨道理论 。上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论杂化轨道理论解决三个问题：杂化轨道理论解决三个问题：什么是什么是杂化杂化( (hybridization)?)?1.2.原子轨道为什么要进行杂化？原子轨道为什么要进行杂化？3原子轨道是如何进行杂化？原子轨道是如何进行杂化？上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论 杂化(hybridization)：形成分子时，因原子之间相互影响，形成分子时，因原子之间相互影响，同一原子内同一原子内能量相近能

15、量相近（同一能级组或同一电子层同一能级组或同一电子层）的的不同类不同类型型的的n个价原子轨道个价原子轨道混合重组混合重组，重新分配能量和确定空间方，重新分配能量和确定空间方向，产生向，产生n个新的原子轨道。这一过程称为个新的原子轨道。这一过程称为杂化杂化。1. 杂化轨道(hybrid orbital)：杂化形成的新原子轨道称为杂杂化形成的新原子轨道称为杂化轨道。化轨道。 2s2p杂化杂化sp2p一、杂化轨道理论的要点一、杂化轨道理论的要点上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论2.杂化轨道形状与原来的原子轨道的形状不同，杂化轨道形状与原来的原子轨道的形状不同，杂化轨道的角度分布更

16、集中于一个方向，在成键杂化轨道的角度分布更集中于一个方向，在成键中更有利于达到最大重叠，因而中更有利于达到最大重叠，因而杂化轨道比原来杂化轨道比原来轨道的成键能力强轨道的成键能力强, 故原子常先杂化后成键故原子常先杂化后成键。 s px 2个个sp杂化轨道杂化轨道上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论3. 杂化轨道之间尽可能在空间取杂化轨道之间尽可能在空间取最大夹角最大夹角分分布，形成相互布，形成相互排斥能最小排斥能最小的杂化轨道构型的杂化轨道构型 。 常见的杂化类型有常见的杂化类型有s+p (sp、sp2、sp3)和和 s+p+d (d2sp3 、sp3d2、dsp2、dsp

17、3、 sp3d) 。如如 2个个sp杂化轨道的夹角为杂化轨道的夹角为1800。上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论1. sp杂化杂化:二、原子轨道杂化类型及实例 2个个sp杂化轨道间的夹角为杂化轨道间的夹角为180，当两个，当两个sp杂杂化轨道与其它原子成键后，就形成化轨道与其它原子成键后，就形成直线形直线形分子。分子。 每个每个sp杂化轨道均含杂化轨道均含1/2 s和和1/2 p轨道成分。轨道成分。+1个个ns1个个npsp杂化杂化2个个sp杂化轨道杂化轨道上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论sp 杂化轨道形成示意图杂化轨道形成示意图 :上一内容下一内容第

18、二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论Be:sp杂化实例杂化实例:BeClCl （直线形）（直线形）2s2p激发激发2s2psp杂化杂化sp2p试说明试说明BeCl2分子的空间构型。分子的空间构型。上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论二、原子轨道杂化类型及实例二、原子轨道杂化类型及实例 BeCl2的形成的形成上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论2. sp2杂化杂化:二、原子轨道杂化类型及实例 3个个sp2杂化轨道间的夹角为杂化轨道间的夹角为120，分别与其，分别与其他他3个相同原子成键后，就形成个相同原子成键后，就形成正三角形正三角形分子。分子。 每个每个sp

19、2杂化轨道均含杂化轨道均含1/3 s和和2/3 p 轨道成分。轨道成分。+1个个ns2个个np3个个sp2杂化轨道杂化轨道sp2杂化杂化上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论BF3 :sp2杂化实例：杂化实例：试说明试说明BF3分子的空间构型。分子的空间构型。 BFFF(平面三角形平面三角形)B:2s2p激发激发2s2psp2杂化杂化sp22p上一内容下一内容3个个sp2杂化轨道杂化轨道:第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论3. sp3杂化杂化:二、原子轨道杂化类型及实例 4个个sp3杂化轨道间的夹角为杂化轨道间的夹角为1

20、09 0 28 ，当，当4个个sp3杂化轨道与杂化轨道与4个相同原子的轨道重叠成个相同原子的轨道重叠成键后，就形成键后，就形成正四面体正四面体构型的分子。构型的分子。 每个每个sp3杂化轨道均含杂化轨道均含1/4 s和和3/4 p轨道成分。轨道成分。+1个个ns3个个np4个个sp3杂化轨道杂化轨道sp3杂化杂化上一内容下一内容四个四个spsp3 3杂化轨道杂化轨道第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论上一内容下一内容sp3杂化实例：杂化实例：试说明试说明CH4分子的空间构型。分子的空间构型。第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论C：2s2p激发激发2s2psp3杂化杂化sp3上一内容下一内容

21、练习练习1：试用杂化轨道理论解释试用杂化轨道理论解释C2H4(乙烯乙烯)是是平面形平面形。 C激发激发sp2杂化杂化解：解：C CHHHH2s2psp22p第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论sp2sp2sp2-sp21sp2-s4p-p1上一内容下一内容练习练习2：试用杂化轨道理论解释试用杂化轨道理论解释C2H2(乙炔乙炔)是是直线形直线形。 C:激发激发sp杂化杂化解：解：HC CH2s2psp2p第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论spspsp-sp1sp-s2p-p2上一内容下一内容等性杂化与不等性杂化：等性杂化与不等性杂化：第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论按杂化后所形成的几

22、个杂化轨道所含按杂化后所形成的几个杂化轨道所含成分比例及能量成分比例及能量是否相同是否相同等性杂化等性杂化(equivalent hybridization):杂化轨道所含杂化轨道所含成分比例成分比例及能量完全相同及能量完全相同参与杂化的轨道均含有参与杂化的轨道均含有单电子单电子或均是或均是空轨道。空轨道。 例如例如CH4是是sp3等性杂化等性杂化。有有孤对电子孤对电子占据的原子轨道参与杂化。占据的原子轨道参与杂化。 例如例如NH3、H2O是是sp3不等性杂化。不等性杂化。不等性杂化不等性杂化(nonequivalent hybridization)杂化轨道所含杂化轨道所含成分比例及能量成分比

23、例及能量不完全相同不完全相同上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论 NH3 :N:2S22P3NHHH三角锥形由于孤对电子不参加成键，电子云密集于由于孤对电子不参加成键，电子云密集于N原子周围，对相邻的原子周围，对相邻的成键电子对的排斥作用较大，使两个成键电子对的排斥作用较大，使两个N-H间夹角不是间夹角不是10928 而而是是10718上一内容下一内容H2O:O:不等性不等性sp3杂化杂化实例实例2 :OHHHOH=10445 V 字形字形sp3杂化杂化不等性不等性第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论2s2psp3不等性不等性上一内容下一内容第二节第二节 杂化轨道理论（总结

24、）杂化轨道理论（总结）杂化类型杂化类型spsp2sp3(等性等性)sp3(不等性不等性)参与杂化的参与杂化的原子轨道原子轨道1个个s+1个个p1个个s+2个个p1个个s+3个个p1个个s+3个个p杂化轨道数杂化轨道数2个个sp3个个sp24个个sp34个个sp3 (含含1或或2对孤对电子对孤对电子)杂化轨道杂化轨道夹角夹角180120109.590109.5分子构型分子构型直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体三角锥，三角锥，V形形实例实例BeCl2, C2H2BF3, C2H4CH4, CCl4NH3，H2O上一内容下一内容一、共价分子的极性和极化一、共价分子的极性和极化 分子是显

25、电中性的，但从分子内部电荷的分布看，分子是显电中性的，但从分子内部电荷的分布看，可认为正负电荷各集中于一点，叫可认为正负电荷各集中于一点，叫电荷重心电荷重心。第五节第五节 分子间作用力分子间作用力 若正、负电荷重心若正、负电荷重心极性分子极性分子(polar molecule)非极性分子非极性分子(non-polar molecule)不不重合：重合：重合：重合：上一内容下一内容（一）共价分子极性的判断（一）共价分子极性的判断第五节第五节 分子间作用力分子间作用力双原子分子双原子分子多原子分子多原子分子极性共价键极性共价键 极性分子极性分子非极性共价键非极性共价键 非极性分子非极性分子H2 、

26、Cl2 、O2 示例示例HCl、HF中心对称中心对称非极性分子非极性分子(分子构型分子构型)CO2 、CH4、BF3H2O、CHCl3、NH3中心不对称中心不对称极性分子极性分子上一内容下一内容( (二二) )、分子极性大小的量度、分子极性大小的量度 第五节第五节 分子间作用力分子间作用力q: :分子中正或负电荷中心上的电量分子中正或负电荷中心上的电量d: 分子中正或负电荷中心的距离分子中正或负电荷中心的距离电偶极矩电偶极矩(electric dipole moment)：= qd （单位为单位为10-30 Cm）v0: 极性分子，极性分子，越大，分子极性越大；越大，分子极性越大；v= 0:

27、非极性分子，如非极性分子，如H2、CO2 、CH4、BF3HF、HCl的的依次为依次为6.4、3.62上一内容下一内容定义定义在外电场作用下，无论是极性分子还是非极性分子在外电场作用下，无论是极性分子还是非极性分子都会发生变形，变形分子中电子云与原子核出现相对位移，都会发生变形，变形分子中电子云与原子核出现相对位移，使使极性分子极性分子的的增大增大、使、使非极性分子产生诱导偶极非极性分子产生诱导偶极，这种现，这种现象称为分子的极化。象称为分子的极化。第五节第五节 分子间作用力分子间作用力 除外电场外，荷电离子除外电场外，荷电离子或极性分子对其附近分子或极性分子对其附近分子也相当是一微电场，能产

28、也相当是一微电场，能产生极化作用。生极化作用。图中图中为诱导电偶极矩为诱导电偶极矩上一内容下一内容定义定义当当极性分子极性分子与与极性分子极性分子互相接近时，分子的互相接近时，分子的永久偶极之间同极相斥、异极相吸，使分子在空间永久偶极之间同极相斥、异极相吸，使分子在空间按一定取向排列吸引。这种按一定取向排列吸引。这种永久偶极间的吸引力永久偶极间的吸引力称称为为取向力取向力。第五节第五节 分子间作用力分子间作用力上一内容下一内容定义定义当当非极性分子非极性分子与与极性分子极性分子接近时，极性分子接近时，极性分子的永久偶极产生的电场使非极性分子极化产生诱导偶的永久偶极产生的电场使非极性分子极化产生

29、诱导偶极。极。永久偶极与诱导偶极间的吸引力永久偶极与诱导偶极间的吸引力称为称为诱导力诱导力。第五节第五节 分子间作用力分子间作用力上一内容下一内容普遍存在普遍存在定义定义非极性分子中电子不断运动和原子核的振动，使非极性分子中电子不断运动和原子核的振动，使某一瞬间分子的正负电荷中心不重合，形成某一瞬间分子的正负电荷中心不重合，形成瞬时偶极瞬时偶极，瞬时偶极间相互作用产生的引力瞬时偶极间相互作用产生的引力叫叫色散力色散力。第五节第五节 分子间作用力分子间作用力色散力存在于色散力存在于各种分子各种分子之间。之间。上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力极性极性非极性非极性例子：判断下列

30、各组分子之间存在何种范德华力例子：判断下列各组分子之间存在何种范德华力？(1) H2和和CO2 (2) 乙醇和苯乙醇和苯 (3) 水和甲醇水和甲醇取向力取向力诱导力诱导力色散力色散力极性分子间极性分子间非极性分子间非极性分子间上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力 色散力色散力是分子间的主要作用力是分子间的主要作用力，它的大小与分子是否容它的大小与分子是否容易变形有关，一般随着易变形有关，一般随着摩尔质量摩尔质量增大而增大，诱导力一般增大而增大，诱导力一般较小，取向力只有当分子的极性很强时才占有优势。较小，取向力只有当分子的极性很强时才占有优势。分子分子取向力取向力诱导力诱导力

31、色散力色散力总能量总能量Ar0.0000.0008.498.49HBr0.6860.50221.9223.11HCl3.3051.00416.8221.13表表 分子间范德华力的作用能分配分子间范德华力的作用能分配（单位单位kJmolmol-1-1) ) 上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力 范德华力范德华力作用能很小作用能很小，一般比化学键低，一般比化学键低12个数量个数量级，不是化学键。级，不是化学键。 作用的范围很小作用的范围很小, 几十到几百几十到几百pmpm，作用力的大小作用力的大小随分子之间距离增大而迅速减弱随分子之间距离增大而迅速减弱 。 不具有不具有方向性方向

32、性和和饱和性饱和性。 上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力范德华力是决定物质的熔范德华力是决定物质的熔、沸点等物理性质沸点等物理性质的主要因素。的主要因素。F2 Cl2 Br2 I2小小大大小小大大低低高高低低高高摩尔质量摩尔质量范德华范德华力力沸点沸点熔点熔点上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力比较比较HCl、HBr、HI 的熔、沸点高低的熔、沸点高低。HF与与HCl 的熔、沸点哪个高？的熔、沸点哪个高？上一内容下一内容氢化物沸点变化规律氢化物沸点变化规律:第五节第五节 分子间作用力分子间作用力上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力定义定义

33、：当当H原子与原子与电负性高、半径小电负性高、半径小的的X原子以极性原子以极性共价键结合后，由于共价键结合后，由于X原子吸引电子能力大，使原子吸引电子能力大，使H原子原子显示较强正电荷场，在与另一个显示较强正电荷场，在与另一个电负性较强且有孤对电负性较强且有孤对电子的电子的Y原子原子接触时，又能产生静电吸引力，该吸引接触时，又能产生静电吸引力，该吸引力称为氢键，用力称为氢键，用“”表示。表示。XH YX、Y 可以相同也可以不同，如可以相同也可以不同，如F、O、N等原子。等原子。如如HF分子间的氢键分子间的氢键FH F H 又如又如NH3和水分子间的氢键和水分子间的氢键三三. .氢氢 键键上一内

34、容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力分子间氢键：分子间氢键： 分子之间形成的氢键。分子之间形成的氢键。分子内氢键：分子内氢键： 分子内部形成的氢键。分子内部形成的氢键。( (左图左图) )( (右图右图) )上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力3.分子间氢键具有分子间氢键具有方向性方向性，形成氢键的，形成氢键的3个原子尽个原子尽可能在一条直线上，可能在一条直线上，X与与Y之间距离最远斥力较小，之间距离最远斥力较小，氢键稳定。氢键稳定。1.氢键的氢键的键能小键能小，比化学键弱得多，但比范德比化学键弱得多，但比范德华力稍强。华力稍强。2.氢键具有氢键具有饱和性饱和性，

35、当，当H原子已经形成原子已经形成1个氢键后，个氢键后，不能再与第三个强电负性原子形成第不能再与第三个强电负性原子形成第2个氢键。个氢键。分子内氢键就不具有方向性。分子内氢键就不具有方向性。 XH Y上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力分子分子内内氢键氢键1. 1. 对熔、沸点的影响：对熔、沸点的影响：分子分子间间氢键氢键熔、沸点熔、沸点高高低低例子例子间、对间、对硝基苯酚硝基苯酚熔点为熔点为96和和114邻邻硝基苯酚硝基苯酚熔点为熔点为45上一内容下一内容氢键的作用氢键的作用2第五节第五节 分子间作用力分子间作用力2. 对溶解度的影响：对溶解度的影响： 溶质与水形成氢键溶质与

36、水形成氢键:在水中的溶解度在水中的溶解度不能不能能能较大较大很小很小ROH(醇醇), RCOOH(羧酸羧酸)例子例子烃烃 溶质易形成分子内氢键：溶质易形成分子内氢键：在水中的溶解度小在水中的溶解度小如何解释如何解释邻硝基苯酚邻硝基苯酚在水中的溶解度比在水中的溶解度比对硝基对硝基苯酚苯酚小？小？上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力3.3.对对分子的结构、构象、性质与功能分子的结构、构象、性质与功能的影响：的影响：v 氢键是稳定生物高分子的高级结构的一个氢键是稳定生物高分子的高级结构的一个重要因素。重要因素。 蛋白质分子中的氢键蛋白质分子中的氢键 DNA分子中的氢键分子中的氢键v

37、 一旦氢键被破坏，分子的空间结构会发生一旦氢键被破坏，分子的空间结构会发生变化，生理活性也就随之丧失。变化，生理活性也就随之丧失。 上一内容下一内容第五节第五节 分子间作用力分子间作用力蛋白质的蛋白质的氢键是不同的氢键是不同的氨基酸分子之间的氨基酸分子之间的羰基氧羰基氧和和氨基氢氨基氢形成的，每个氢形成的，每个氢键封闭键封闭3.63.6个氨基酸，距离个氨基酸，距离0.54nm0.54nm，氢键和轴的方向，氢键和轴的方向大体上是平行的大体上是平行的上一内容下一内容DNA双螺旋结构和碱基配对形成氢键示意图第五节第五节 分子间作用力分子间作用力 DNADNA双螺旋中的双螺旋中的氢键是两个配对氢键是两

38、个配对的碱基之间形成的碱基之间形成的，垂直距离的，垂直距离0.34nm0.34nm。每个螺。每个螺旋包括旋包括10.510.5个碱个碱基对，氢键和轴基对，氢键和轴方向是垂直的方向是垂直的 上一内容下一内容三三.氢氢 键键神奇的DNA第五节第五节 分子间作用力分子间作用力上一内容下一内容练习：练习：解：解：1、下列各化合物中有无氢键？如果存在氢键，是分子间、下列各化合物中有无氢键？如果存在氢键，是分子间氢键还是分子内氢键？氢键还是分子内氢键？NH3、C6H6、C2H6、HNO3、邻羟基苯甲酸邻羟基苯甲酸 分子间氢键：分子间氢键： NH3 ；分子内氢键：分子内氢键： HNO3、邻羟基苯甲酸邻羟基苯

39、甲酸 ； C6H6、C2H6 不会形成氢键。不会形成氢键。判断：判断：1.有有H 2.有有F、O、N2、指出下列分子中各、指出下列分子中各C原子是什么杂化类型？原子是什么杂化类型？CH3CH2OH、 CH3CH=CHCOHOsp3sp3sp3sp2sp2sp2CH3C CHsp3spsp上一内容下一内容练习练习3.3.下列分子中，同时存在下列分子中，同时存在键和键和键的是键的是 A、CH4 B、HCl C、Cl2 D、N2 4 4、下列分子间同时存在取向力、诱导力、色散力和氢键的是、下列分子间同时存在取向力、诱导力、色散力和氢键的是A、BF3和和CO2 B、NH3和和CH4 C、CH3OH和和

40、H2O D、C6H6和和HCl7 7、根据杂化轨道理论，、根据杂化轨道理论，PHPH3 3和和H H2 2S S分子的杂化方式是分子的杂化方式是A A、spsp等性等性 B B、spsp2 2不等性不等性 C C、spsp3 3等性等性 D D、spsp3 3不等性不等性5 5、下列分子的中心原子以、下列分子的中心原子以spsp3 3不等性杂化成键的是不等性杂化成键的是A A、BeClBeCl2 2 B B、H H3 3O O+ + C C、SiHSiH4 4 D D、CClCCl4 46 6、 Which of the following molecules are capable of W

41、hich of the following molecules are capable of forming hydrogen bonds with one another?forming hydrogen bonds with one another?A A、NHNH3 3 B B、CBrCBr4 4 C C、HCl DHCl D、HCHOHCHO上一内容下一内容6 6、C C2 2H H2 2分子中的分子中的C C采取采取 杂化，其构形为杂化，其构形为 ，C C2 2H H4 4分子中的分子中的C C是是 . . 杂化，呈杂化，呈 ， 形，形，CHClCHCl3 3分子中的分子中的C C是

42、是 杂化，分子构形杂化，分子构形 。 . . spsp直线直线 spsp2 2 平面三角平面三角spsp3 3四面体四面体7 7、在非极性分子间存在分子间作用力是、在非极性分子间存在分子间作用力是 ，在极性分子间存在在极性分子间存在 。 。 色散力色散力取向力、诱导力和色散力取向力、诱导力和色散力5.5.在在HFHF分子中，形成共价键的原子轨道是分子中，形成共价键的原子轨道是 A A、氟原子的、氟原子的2p2px x轨道和氢原子的轨道和氢原子的1s1s轨道轨道 B B、氟原子的、氟原子的2p2px x轨道和氢原子的轨道和氢原子的2p2px x轨道轨道 C C、氟原子的、氟原子的3p3px x轨

43、道和氢原子的轨道和氢原子的3p3px x轨道轨道 D D、氟原子的、氟原子的2p2px x轨道和氢原子的轨道和氢原子的2s2s轨道轨道上一内容下一内容8.8.已知已知NHNH3 3、H H2 2S S、BeHBeH2 2、CHCH4 4的偶极矩分别为：的偶极矩分别为：4.904.901010 3030 C Cm m、3.673.671010 3030 C Cm m、0 C0 Cm m、0C0Cm m，试说明下列问题：，试说明下列问题：(1) (1) 分子极性的大小；分子极性的大小；(2) (2) 中心原子的杂化轨道类型；中心原子的杂化轨道类型；(3) (3) 分子的分子的几何构型。几何构型。解

44、：解：(1) (1) 分子极性由大到小为：分子极性由大到小为：NHNH3 3 H H2 2S BeHS BeH2 2 = CH = CH4 4；(2) (2) 中心原子的杂化轨道类型分别为：不等性中心原子的杂化轨道类型分别为：不等性spsp3 3杂化、不等性杂化、不等性spsp3 3杂化、杂化、spsp杂化、等性杂化、等性spsp3 3杂化；杂化；(3) (3) 分子的几何构型分别为：三角锥形、分子的几何构型分别为：三角锥形、V V形、直线形、正四面体形、直线形、正四面体形。形。上一内容下一内容9.9.试由下列各物质的沸点，推断它们分子间力的大小，列出分子间试由下列各物质的沸点，推断它们分子间力的大小，列出分子间力由大到小的顺序，力由大到小的顺序，这一顺序与分子量的大小有何关系？这一顺序与分子量的大小有何关系？ClCl2 2 -34.1 -34.1 ； O O2 2 183.0183.0； H H2 2 252.8252.8N N2 2 198.0198.0； I I2 2 181.2181.2； BrBr2 2 58.858.8解：分子晶体的沸点高低取决于分子间力的大小。分子间力的