共价键与分子间作用力

1、 金属键理论金属键理论 HHH2两原子靠近时，自旋方向相反的未成两原子靠近时，自旋方向相反的未成对的价电子可以配对，形成共价键对的价电子可以配对，形成共价键 综上所述，价健理论认为共价键是综上所述，价健理论认为共价键是通过自旋相反的电子配对和原子轨道的通过自旋相反的电子配对和原子轨道的最大重叠而形成的，使体系达到能量最最大重叠而形成的，使体系达到能量最低状态低状态共价键特征共价键特征共价键特征共价键特征 饱和性饱和性:原子有几个未成对的价电子原子有几个未成对的价电子, 一般一般 只能和几个自旋方向相反的电子配对成键只能和几个自旋方向相反的电子配对成键。例例2pNN2pN2 :NN:在特定的条件

2、下，有的成对的价电子能在特定的条件下，有的成对的价电子能被拆开为单电子参与成键。被拆开为单电子参与成键。例例S3s 3p 3d 3s 3p 3d S + 6F: F S F F F / F F共价键特征共价键特征 方向性方向性:为满足最大重叠原理，成键时原为满足最大重叠原理，成键时原 子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠。子轨道只能沿着轨道伸展的方向重叠。+-原子轨道的重叠原子轨道的重叠原子轨道的重叠原子轨道的重叠只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，原子间的概率密度才会增大原子间的概率密度才会增大,形成化学键。形成化学键。原子轨道重叠的对称性原则原子轨道重叠的对

3、称性原则当两原子轨道以对称性相同的部分当两原子轨道以对称性相同的部分(即即”+”与与”+”、”-”与与”-”)重叠。重叠。+只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，只有当原子轨道对称性相同的部分重叠，原子间的概率密度才会增大原子间的概率密度才会增大,形成化学键。形成化学键。原子轨道重叠的对称性原则原子轨道重叠的对称性原则当两原子轨道以对称性不同的部分当两原子轨道以对称性不同的部分(即即“+”与与“-”)重叠，原子间的概率密度几乎等重叠，原子间的概率密度几乎等于零，难以成键。于零，难以成键。 1H：+ + +HOH1s1+ +Cl-Cl+ +- 对对xy平面具有反对称性平面具有反对称性 z zxy

4、y 即重叠部分对即重叠部分对xy平面平面的上、下两侧，形状的上、下两侧，形状相同、符号相反。相同、符号相反。O:O:NN:pxpYpz+ + + + + + 一般地，一般地， 键只能与键只能与 键同时存在，在双键或键同时存在，在双键或叁键中必须也只能有一个叁键中必须也只能有一个 键。键。 键：两个原子相匹配的键：两个原子相匹配的d d轨道以轨道以“面对面对面面”的方式重叠所形成的键的方式重叠所形成的键zxxyydxydxy CO2s 2p2s 2p:CO: 键键配键配键键键价键结构式价键结构式:C O:电子式电子式分子结构式分子结构式C = O 键级键级 反键电子数）成键电子数 (21B.O2

5、*p24p22p22*2222) () ()()()(OssKK2p24p22*2222*1212)() ()()()()(NssssB.O =1/2 ( 8 - 4 ) = 2B.O = 1/2( 10 - 4 ) = 3D(H-Cl) = 432kJmol-1, D(Cl-Cl)=243kJ mol-1112molkJ429)HO( O(g)H(g)HO(g)molkJ499)OHH( OH(g)H(g)O(g)HDD -12atmmolkJ928)HO()OHH()OH(DDE 共价键键 长l/pm键能E/(kJmol-1)共价键键 长l/pm键能E/(kJmol-1)HF92570HH

6、74436HCl127432CC154346HBr141366C C134602HI161298C C120835FF141159NN145159ClCl199243N N110946BrBr228193CH109414II267151OH96464 d104.5 N:FFFo102C = OClCl21124o18111oC = CHHHHo121o118N:HH18107oHP:HHH1893oH mC1057. 330ClH （1 1）同种元素原子形成的共价键为非极性共价键；）同种元素原子形成的共价键为非极性共价键；（2 2）不同种元素原子形成的共价键为极性共价键；）不同种元素原子形成的

7、共价键为极性共价键；一次一次 、1s1+ + +HOHd104.5价键理论解释分子结构时碰到了困难。价键理论解释分子结构时碰到了困难。CH4 杂化轨道理论要点：杂化轨道理论要点： 杂化轨道数目杂化轨道数目 = 参加杂化的原子轨道数目参加杂化的原子轨道数目 s2p2激发s2p2p2s2spsp杂化ClClBe - + + - - + + - - + - - + - BeCl2（2）sp2 型型杂化杂化 p2s2激发s2p2sp2sp2杂化+F-F-F- 。 激发s2p2p2s2杂化3spsp3C：2s22p2CHHHH 杂化杂化 HHCCC：2s22p2 .不等性不等性sp3杂化杂化掌握掌握 8

8、O：1s22s22p4.OHH:. 104o45不等性不等性sp3杂化杂化掌握掌握 杂杂 化化 类类 型型spsp2sp3不等性不等性sp3参与杂化的原子参与杂化的原子轨道轨道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杂杂 化化 轨轨 道道 数数2344杂化轨道间夹角杂化轨道间夹角180012001090280 109o28分子空间构型分子空间构型直直 线线正三角形正三角形正四面体正四面体三角锥三角锥V型型实实 例例BeCl2, C2H2BF3, C2H4CH4, CCl4BH3, PH3H2O, H2S中心原子中心原子 Be, C B,CCB,

9、PO, S1、指出杂化类型和分子构型、指出杂化类型和分子构型PCl3：15P： 3p23p316S：3s23p4sp3不等性杂化，正三角锥型不等性杂化，正三角锥型sp3不等性杂化，不等性杂化，V型型H2S：5B：2s22p1sp2等性杂化，正三角形等性杂化，正三角形BCl3：SiCl4：, CS2分子为分子为sp等性杂化等性杂化非极性非极性3、Cl2O 分子的空间构型是分子的空间构型是“V”字型，字型，O原原子子 采取的杂化方式为采取的杂化方式为 ，Cl2O分子为分子为极性极性分子。分子。分子。分子。4、下列分子中，、下列分子中，C原子与原子与H原子键合时采取原子键合时采取sp2-s重重叠方式

10、的是叠方式的是A、CH4B、C2H2C、C2H4D、C2H6分子间力分子间力 一、分子的极性与分子的极化一、分子的极性与分子的极化 +-COC 2 下列分子中偶极矩下列分子中偶极矩 0的是的是 A、CO2 B、CH4 C、NH3 D、BeCl2COC 1、下列分子中极性最小的是、下列分子中极性最小的是 A、LiH B、HCl C、HBr D、HFC中未杂化的中未杂化的py与两侧与两侧 O 的两个的两个py沿纸面方向成大沿纸面方向成大键，键， C 中未杂中未杂化的化的pz与两侧与两侧 O 的的pz沿垂直于纸面的方向成沿垂直于纸面的方向成键，故键，故 CO2 中中, 习题习题5习题习题11 +-

11、分子的极化不仅在外电场的作用下产生，分子间相互分子的极化不仅在外电场的作用下产生，分子间相互作用时也可发生作用时也可发生- -分子间存在相互作用力的重要原因。分子间存在相互作用力的重要原因。 一次 A、I2和和CCl4B、苯和苯和CH3FC、HCl和和SO2D、N2和和N2 H2O中的氢键 The structure of DNA: Nature, 171, 737 (1953) “It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.” 下列各组分子间同时存在取向力、诱导力、色散力和氢键的是下列各组分子间同时存在取向力、诱导力、色散力和氢键的是 A、苯和苯和CCl4B、N2和和COC、CH3Cl和和C8H18D、H2O和和CH3OHP 习题：习题：2，4，5，7，8，9，11。 价键理论（价键理论（VB法）法） 理论解释：理论解释： 23 d104.5H2O sp3d杂化sp3d2杂