共价键及分子间作用力

1、离离 子子 键键共共 价价 键键金金 属属 键键 氢氢 键键 van der Waals力力化学键化学键第九章第九章 共价键和分子间作用力共价键和分子间作用力9.1 9.1 共价键和共价化合物共价键和共价化合物 q 经典共价键理论经典共价键理论 Lewis HH+H H 或 HHF + FF F或 FFBF3 PCl5 共用电子对共用电子对 1. 氢分子的形成氢分子的形成:一、一、 现代价键理论现代价键理论氢分子的两种状态氢分子的两种状态1s1s+1s1s+ r/pm74.3E/kJmol-1两个氢原子接近时的能量变化曲线两个氢原子接近时的能量变化曲线（1）两个原子相互接近时，只有自旋方向两个

2、原子相互接近时，只有自旋方向相相反反的两个单电子可以相互配对成键。的两个单电子可以相互配对成键。2. VB2. VB法基本要点法基本要点: :（2 2）共价键的）共价键的饱和性饱和性：原子所能形成共价键：原子所能形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数目。的数目取决于该原子中的单电子数目。（3 3）共价键的）共价键的方向性方向性：原子轨道最大重叠原理原子轨道最大重叠原理共价键的方向性共价键的方向性 3. 3. 共价键的类型共价键的类型: :H2成键轨道示意图成键轨道示意图键键 轴轴头头 碰碰 头头v 键和键和键键Cl2成键轨道示意图成键轨道示意图键键 轴轴头头 碰碰 头头HCl成键轨道示意图成

3、键轨道示意图键键 轴轴头头 碰碰 头头v键键沿着键轴方向以沿着键轴方向以“头碰头头碰头” ” 方式进行重叠，轨道的方式进行重叠，轨道的重重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布，原子轨道间以这叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布，原子轨道间以这种重叠方式形成的共价键称为种重叠方式形成的共价键称为键。键。N2成键轨道示意图成键轨道示意图v 键键两个原子的成键轨道以两个原子的成键轨道以“肩并肩肩并肩”的方式进行重叠，的方式进行重叠，轨道的重叠部分垂直于键轴并呈镜面反对称分布，轨道的重叠部分垂直于键轴并呈镜面反对称分布，原子轨道以这种重叠方式形成的共价键称为原子轨道以这种重叠方式形成的共价键称为键键。键键键键定义定义

4、头碰头头碰头肩并肩肩并肩对称特点对称特点园柱形对称园柱形对称镜面反对称镜面反对称存在方式存在方式单独存在于两个原子之间单独存在于两个原子之间伴随伴随键而存在键而存在稳定性稳定性键比键比键轨道重叠程度大，键轨道重叠程度大， 所以更稳定所以更稳定键和键和键的比较键的比较v 正常共价键和配位共价键正常共价键和配位共价键 正常共价键正常共价键：共价键是由成键两原子各提供共价键是由成键两原子各提供1 1个个电子配对成键的，如电子配对成键的，如H2、O2、HCl等分子中的共价键。等分子中的共价键。 配位共价键配位共价键：共价键的形成是由成键两原子中共价键的形成是由成键两原子中的一个原子单独提供电子对，进入

5、另一个原子的空的一个原子单独提供电子对，进入另一个原子的空轨道共用而成键。轨道共用而成键。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HHNHH4NH形成条件：形成条件：例：例：配位键配位键NHHHH+CH4二、杂化轨道理论二、杂化轨道理论 C: 1s22s22p21s22s22px12py1 CH2 键角键角90 正四面体正四面体 四个四个C-H键等长键等长 键角为键角为10928 CH4:激发激发sp3杂化杂化sp32s2p2pC:1s22s22p2能量相近原则能量相近原则轨道数目守恒原则轨道数目守恒原则等性杂化等性杂化2s1、杂化轨道理论的基本要点：、杂化轨道

6、理论的基本要点：（1）在成键过程中，由于原子间的相互影响，同）在成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中一原子中的不同类型的原子轨道，可的不同类型的原子轨道，可以进行线性组合，重新分配能量和确定空间方向，以进行线性组合，重新分配能量和确定空间方向，组成组成的新的原子轨道，这种轨道重新组合的新的原子轨道，这种轨道重新组合的过程称为的过程称为杂化杂化，形成的新轨道称为，形成的新轨道称为杂化轨道杂化轨道。常见的杂化类型有常见的杂化类型有sp和和spd型型 （2）杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂）杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前的大得多，更有利于原子轨道间最大程度地重化前的大得多，

7、更有利于原子轨道间最大程度地重叠，因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。叠，因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。（3）杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分）杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳布，使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成定。不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。键后所形成的分子就具有不同的空间构型。等性杂化等性杂化与与不等性杂化不等性杂化、sp杂化杂化:BeCl2Be:1s22s2BeClCl2s2p激发激发2s2psp杂化杂化sp2p2、杂化轨道的类型及应用、杂化轨道的类

8、型及应用 BeCl2分子的形成分子的形成 参与杂化的原子轨道：参与杂化的原子轨道：1个个 s + 1个个p 杂化轨道数：杂化轨道数：2个个sp杂化轨道杂化轨道 杂化轨道间夹角：杂化轨道间夹角：1800 空间构型：空间构型：直线直线B:1s22s22p1、sp2杂化杂化:BF3激发激发BFFF2s2psp2杂化杂化2s2psp22pBF3的形成的形成:参与杂化的原子轨道：参与杂化的原子轨道：1个个s + 2个个p 杂化轨道数：杂化轨道数：3个个sp2杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角：杂化轨道间夹角：1200 空间构型：空间构型：正三角形正三角形sp2杂化杂化激发激发sp3杂化杂化sp32s2s2p

9、2pv sp3等性杂化等性杂化、 sp3杂化杂化CH4参与杂化的原子轨道：参与杂化的原子轨道：1 1个个s + 3s + 3个个p p 杂化轨道数：杂化轨道数：4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道杂化轨道间夹角：杂化轨道间夹角：1091090 0 2828 空间构型：空间构型：正四面体正四面体 等性等性sp3杂化杂化v sp3不等性杂化不等性杂化: NH3 :N:1s22s22p3NHHH2s2psp3杂化杂化sp3H2O ： O 1s22s22p4 2s2psp3杂化杂化sp3OHH小结小结:杂化轨道的类型与分子的空间构型杂化轨道的类型与分子的空间构型杂化轨道类型杂化轨道类型参加杂化的轨

10、道参加杂化的轨道 杂化轨道数杂化轨道数成键轨道夹角成键轨道夹角分子空间构型分子空间构型 实例实例s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p2443不等性不等性sp3spsp2sp3180120 10928 90 诱导力诱导力分子间力的特点分子间力的特点:氢化物沸点变化规律氢化物沸点变化规律:氢键通式氢键通式:XHY要有一个与电负性很大的元素要有一个与电负性很大的元素(X)形成强极形成强极 性键的氢原子性键的氢原子要有一个电负性很大要有一个电负性很大,含有孤对电子并带有含有孤对电子并带有 部分负电荷的原子部分负电荷的原子(Y) X,Y的原子半径都要小的原子半径都要小氢键的特性：氢键的特性： 氢键

11、键能较弱氢键键能较弱 氢键具有方向性和饱和性。氢键具有方向性和饱和性。 分子内氢键和分子间氢键分子内氢键和分子间氢键 物质的熔点，沸点，溶解度，粘度，密度改变物质的熔点，沸点，溶解度，粘度，密度改变. DNA双螺旋结构和碱基配对形成氢键示意图氢键的形成对物质性质的影响氢键的形成对物质性质的影响:3、含极性共价键的分子不一定是极性分子、含极性共价键的分子不一定是极性分子（ ） 。1、波函数和原子轨道的含义是一致的。、波函数和原子轨道的含义是一致的。 （ ） 判断题判断题 2、电子等微观粒子既具有波动性，又具有粒子性，即、电子等微观粒子既具有波动性，又具有粒子性，即具有波粒二象性。具有波粒二象性。

12、 （ ）4、氢键是具有方向性和饱和性的共价键（、氢键是具有方向性和饱和性的共价键（ ） 。5 5、将氢原子的、将氢原子的1s1s电子激发到电子激发到3s3s轨道要比激发到轨道要比激发到3p3p轨道轨道所需的能量少。所需的能量少。 （ ） 6 6、偶极矩为零的分子中肯定不存在极性共价键、偶极矩为零的分子中肯定不存在极性共价键（ ） 。 7 7、原子形成的共价键数目可以超过该基态原子的未成原子形成的共价键数目可以超过该基态原子的未成对电子数。对电子数。 （ ）8、BF3分子中，分子中，B原子的原子的s轨道与轨道与F原子的原子的p轨道进行轨道进行sp2等性杂化，分子的空间构型为平面三角形。等性杂化，分子的空间构型为平面三角形。 （ ） 1、已知、已知H2O分子中分子中O原子采取原子采取sp3不等性杂化，则该不等性杂化，则该分子在空间的构型为：分子在空间的构型为： （ ） A、“V”字形字形 B、平面三角形、平面三角形 C、三角锥形、三角锥形 D、正四面体形、正四面体形选择题选择题2、已知某原子中四个电子的量子数（、已知某原子中四个电子的量子数（n、l、m、ms）如下，其中能量最高的是：如下，其中能量最高的是： （ ） A、3，1，1，-1/2 B、3，1，0，-1/2 C、3，1，0，+1/2 D、