第八章 化学键和分子结构

1、 化学键：共价键，离子键，金属键化学键：共价键，离子键，金属键阿尔莱德阿尔莱德 罗州罗州标度电负性标度电负性例外：例外：HF， = 4.11.1. 经典的路易斯学说经典的路易斯学说(Lewis: 美国物理化学家美国物理化学家) 两个原子通过共用一对两个原子通过共用一对价电子价电子的互相作用称为共价的互相作用称为共价键键共用一对电子的共价键共用一对电子的共价键 共价单键共价单键共用二对电子的共价键共用二对电子的共价键 共价双键共价双键共用三对电子的共价键共用三对电子的共价键 共价叁键共价叁键由一个原子单方面提供一对电子与另一个原子共用而形成的由一个原子单方面提供一对电子与另一个原子共用而形成的

2、共价键称为共价键称为 配位共价键或共价配键配位共价键或共价配键 1. 共价键共价键价电子指原子核外电子中能与其它原子相互作用形成化学价电子指原子核外电子中能与其它原子相互作用形成化学键的电子。一般是原子的最外层电子键的电子。一般是原子的最外层电子路易斯（路易斯（Lewis）结构式：）结构式：孤对电子：未成键的价层电子对孤对电子：未成键的价层电子对“ ”表示共享一对电子形成共价键表示共享一对电子形成共价键H2 O2 N2 Lewis认为，分子中原子之间可以共享电子对而使每认为，分子中原子之间可以共享电子对而使每个原子具有稳定的稀有气体电子结构。因此，个原子具有稳定的稀有气体电子结构。因此，Lew

3、is结构式的写法规则又称八隅体规则（即结构式的写法规则又称八隅体规则（即8电子结构）电子结构）。例外：。例外：PCl5Lewis共价键概念初步解释了一些简单非金属原子间形共价键概念初步解释了一些简单非金属原子间形成共价分子的过程及其与离子键的区别。所以一些简单成共价分子的过程及其与离子键的区别。所以一些简单分子的分子的Lewis结构式至今仍为化学家们所采用。但结构式至今仍为化学家们所采用。但Lewis共价键概念有其局限性：共价键概念有其局限性： 不能阐明共价键的本质，不能说明为什么共用电子不能阐明共价键的本质，不能说明为什么共用电子对就能使两个原子牢固结合对就能使两个原子牢固结合 八隅体规则的

4、例外很多。该规则能较好地适用于第八隅体规则的例外很多。该规则能较好地适用于第二周期元素的原子，但其它周期某些元素的原子并二周期元素的原子，但其它周期某些元素的原子并不完全遵守此规则不完全遵守此规则 1927年德国物理学家海特勒（年德国物理学家海特勒（W. Heitler, 1904 1981）和伦敦（和伦敦（F. W. London, 1900 1954）首先）首先把量子力学应用到分子结构中，建立和求解了氢分子把量子力学应用到分子结构中，建立和求解了氢分子的薛定谔方程，揭示了氢分子中每个原子共用一对电的薛定谔方程，揭示了氢分子中每个原子共用一对电子形成化学键的本质，指出只有自旋相反的未成对电子

5、形成化学键的本质，指出只有自旋相反的未成对电子才能形成共价键。子才能形成共价键。 1930年 ， 美 国 化 学 家 鲍 林 （年 ， 美 国 化 学 家 鲍 林 （ L . P a u l i n g , 1901 1994）和德国物理学家斯莱特（）和德国物理学家斯莱特（J. C. Slater, 1900 1976）把海特勒和伦敦的电子对成键理论推广）把海特勒和伦敦的电子对成键理论推广到多种单质和化合物中，从而形成了现代价键理论，到多种单质和化合物中，从而形成了现代价键理论，简称简称VB理论或电子配对理论。理论或电子配对理论。 1.2.1.2.价键理论（又称电子配对理论，简称 VB法） 现

6、代价键理论的现代价键理论的要点：要点： A. 形成共价键的两个必要条件形成共价键的两个必要条件 （1）2个原子的价层轨道上必须有不成对电子（成个原子的价层轨道上必须有不成对电子（成单电子），且自旋相反单电子），且自旋相反 （2）2个原子轨道必须要有最大程度的重叠：沿着个原子轨道必须要有最大程度的重叠：沿着原子轨道电子云密度最大的方向发生重叠原子轨道电子云密度最大的方向发生重叠B. 共价键的本质共价键的本质由于原子相互接近时轨道重叠（即波函数叠加），原由于原子相互接近时轨道重叠（即波函数叠加），原子间通过共用自旋相反的电子对使能量降低而成键子间通过共用自旋相反的电子对使能量降低而成键 共价键的本

7、质共价键的本质价键理论继承了价键理论继承了Lewis学说中共享电子对的概念，但它学说中共享电子对的概念，但它是在量子力学的基础上发展起来的，指出这对成键电子是在量子力学的基础上发展起来的，指出这对成键电子是自旋相反的，而且电子不是静止的，是运动的，并且是自旋相反的，而且电子不是静止的，是运动的，并且在核间有较大的几率分布。在核间有较大的几率分布。共价键的特点：饱和性和方向性共价键的特点：饱和性和方向性 饱和性：根据价键理论，饱和性：根据价键理论，2个原子价层轨道上的个原子价层轨道上的2个个不成对电子可以通过自旋相反的方式配对成键，已经不成对电子可以通过自旋相反的方式配对成键，已经配对的电子不能

8、再与其它原子中的不成对电子成键，配对的电子不能再与其它原子中的不成对电子成键，因此，一个原子可能与其它原子形成因此，一个原子可能与其它原子形成共价键的数目取共价键的数目取决于该原子价层轨道上的不成对电子数目，不成对电决于该原子价层轨道上的不成对电子数目，不成对电子用完了，就不能再形成共价键。子用完了，就不能再形成共价键。H2 H2O O2 N2 NH3方向性方向性：根据价键理论，不同原子的根据价键理论，不同原子的原子轨道只有沿原子轨道只有沿电子云密度最大的方向重叠才能发生最大程度的重叠电子云密度最大的方向重叠才能发生最大程度的重叠，从而形成稳定的共价键。，从而形成稳定的共价键。共价键的类型：共

9、价键的类型： 键和键和 键键 键：凡是原子轨道沿着电子云密度最大的方向重叠键：凡是原子轨道沿着电子云密度最大的方向重叠所形成的键都是所形成的键都是 键（头碰头）键（头碰头） s s H2s Px 沿沿x轴方向重叠轴方向重叠 HClPx Px 沿沿x轴方向重叠轴方向重叠 Cl2 px px 键：键：2个原子的个原子的Py轨道沿着轨道沿着x轴轴或或z轴方向，轴方向，“肩肩”并并“肩肩”而形成的键而形成的键 Px Px 沿沿y轴或轴或z轴轴方向重叠方向重叠 Py Py 沿沿x轴或轴或z轴方向重叠轴方向重叠 Pz Pz 沿沿x轴或轴或y轴方向重叠轴方向重叠 键的电子云重叠程度比键的电子云重叠程度比 键

10、差，因而没有键差，因而没有 键稳定。键稳定。围绕键围绕键轴，轴， 键可以旋转，键可以旋转， 键不能旋转键不能旋转 Px Py 或或 Py Pz或或Px Pz ：既不能形成：既不能形成 键，也不能键，也不能形成形成 键键 s Px：沿：沿y轴轴或或z轴方向既不能形成轴方向既不能形成 键，也不能形成键，也不能形成 键键 一般，共价单键都是一般，共价单键都是 键，共价双键包括一个键，共价双键包括一个 键和键和一个一个 键，共价叁键包括一个键，共价叁键包括一个 键和两个互相垂直的键和两个互相垂直的 键。键。 1s22s22p4 1s22s22p3O2o2o键键轴是轴是z轴轴 水分子中二个 OH 键的键

11、角为 104.45 氨分子中三个 NH 键的键角为 107.3 简单的价键理论不能解释分子的空间构型，也不能简单的价键理论不能解释分子的空间构型，也不能解释解释CH4分子中能形成分子中能形成4个共价键个共价键1.3. 杂化轨道理论杂化轨道理论杂化：同一个原子的原子轨道进行线性组合杂化：同一个原子的原子轨道进行线性组合中心原子：中心原子：BF3 BeCl2 CH4 H2O Pauling指出，在有外来干扰时，能量相近的指出，在有外来干扰时，能量相近的ns轨道轨道和和np轨道可以通过线性组合形成一组轨道可以通过线性组合形成一组能量相等能量相等的杂的杂化轨道。化轨道。 sp sp2 sp3杂化杂化(

12、1s)(2s2p)(3s3p)(4s3d4p)(5s4d5p)(6s4f5d6p)(7s5f6d7p)简单的价键理论描述了共价键的本质，并且解释了共简单的价键理论描述了共价键的本质，并且解释了共价键的特点，但在解释分子的空间结构时却遇到了困价键的特点，但在解释分子的空间结构时却遇到了困难，为了解释分子的空间结构，难，为了解释分子的空间结构，1931年年Pauling提出了提出了原子轨道的杂化，从而丰富和发展了价键理论。原子轨道的杂化，从而丰富和发展了价键理论。如果如果nd轨道或轨道或(n-1)d轨道和轨道和ns、np轨道的能量相差不轨道的能量相差不大，则大，则d轨道也可能参与杂化轨道也可能参与

13、杂化nd ns np: 外轨型杂化轨道外轨型杂化轨道 sp3d sp3d2杂化杂化(n-1)d ns np: 内轨型杂化轨道内轨型杂化轨道 dsp3 d2sp3杂化杂化原子间通过杂化轨道重叠成键的理论叫杂化轨道理原子间通过杂化轨道重叠成键的理论叫杂化轨道理论，是价键理论的组成部分论，是价键理论的组成部分sp杂化轨道：同个杂化轨道：同个中心原子的中心原子的1个个ns轨道和轨道和1个个np轨道组合成轨道组合成2个能量相等的个能量相等的sp杂化轨道，杂化后杂化轨道，杂化后更加有利于形成更加有利于形成 键。键。sp杂化轨道的空间指向：杂化轨道的空间指向：2个个sp杂化轨道互成杂化轨道互成180o，直线

14、形，直线形BeCl2 ：sp psp2杂化轨道：同个杂化轨道：同个中心原子的中心原子的1个个ns轨道和轨道和2个个np轨道组合成轨道组合成3个能量相等的个能量相等的sp2杂化轨道。杂化轨道。sp2杂化轨道的空间指向：杂化轨道的空间指向：3个个sp2杂化轨道的夹角是杂化轨道的夹角是120o，且在同一平面上，平面三角形，且在同一平面上，平面三角形BF3 ：sp2 psp3杂化轨道：同个杂化轨道：同个中心原子的中心原子的1个个ns轨道和轨道和3个个np轨道组合成轨道组合成4个能量相等的个能量相等的sp3杂化轨道。杂化轨道。sp3杂化轨道的空间指向：杂化轨道的空间指向：4个个sp3杂化轨道的夹角是杂化

15、轨道的夹角是109o28，四面体，四面体CH4 ：sp3 s 平面三角形平面三角形四面体四面体 sp3d杂化轨道：同个杂化轨道：同个中心原子的中心原子的1个个ns轨道轨道、3个个np轨轨道和道和1个个nd轨道组合成轨道组合成5个能量相等的个能量相等的sp3d杂化轨道。杂化轨道。sp3d杂化轨道的空间指向：杂化轨道的空间指向：5个个sp3d杂化轨道的夹角是杂化轨道的夹角是90o、120o，三角双锥，三角双锥PCl5 ：sp3d psp3d2杂化轨道：同个杂化轨道：同个中心原子的中心原子的1个个ns轨道、轨道、3个个np轨轨道和道和2个个nd轨道轨道组合成组合成6个能量相等的个能量相等的sp3d2

16、杂化轨道。杂化轨道。sp3d2杂化轨道的空间指向：杂化轨道的空间指向：6个个sp3d2杂化轨道的夹角杂化轨道的夹角是是90o，八面体，八面体SF6 ：sp3d2 p杂化轨道杂化轨道 键角键角 杂化轨道的空杂化轨道的空间指向间指向实例实例 sp180o直线形直线形BeCl2 sp2120o平面三角形平面三角形BF3 sp3109o28四面体四面体CH4 sp3d90o 120o三角双锥三角双锥PCl5 sp3d290o八面体八面体SF6 按杂化轨道理论，一组原子轨道线性组合可能形成一按杂化轨道理论，一组原子轨道线性组合可能形成一组完全等同的杂化轨道；也可能形成一组不完全等同组完全等同的杂化轨道；

17、也可能形成一组不完全等同的杂化轨道，这样的杂化形式称为的杂化轨道，这样的杂化形式称为不等性杂化不等性杂化。CH3Cl：3个个C H键之间的夹角为键之间的夹角为110.5o，略大于正，略大于正四面体夹角（四面体夹角（109o28）。）。sp3杂化杂化 2. 价层电子对互斥理论（价层电子对互斥理论（VSEPR法）法）VSEPR：分子的共价键中的：分子的共价键中的成键电子对成键电子对以及以及价层的孤价层的孤对电子对电子由于相互排斥作用而趋向尽可能彼此远离，分由于相互排斥作用而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的结构。子尽可能采取对称的结构。价层电子对：成键电子对价层电子对：成键电子对 + 价层的

18、孤对电子价层的孤对电子分子的形状（即几何构型）取决于中心原子周围价层分子的形状（即几何构型）取决于中心原子周围价层电子对的数目和价层的孤对电子的数目电子对的数目和价层的孤对电子的数目NH3：成键电子对：成键电子对3对，孤对电子对，孤对电子1对，价层电子对对，价层电子对4对对中心原子：中心原子：BF3 COCl2 CO(NH2)2 H2O H3O+ 不同数量价层电子对的空间排列不同数量价层电子对的空间排列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五角双锥五角双锥八面体八面体 如何计算如何计算中心原子中心原子周围价层电子对的数目周围价层电子对的数目?=（中心原子的价电子数（中心原

19、子的价电子数 + 与中心原子成键的原子数与中心原子成键的原子数 + 负离子电荷数负离子电荷数 正离子电荷数）正离子电荷数）/ 2中心原子的价电子数？中心原子的价电子数？2A: 2; 3A: 3; 4A: 4; 5A: 5; 6A: 6; 7A: 7; 8A: 82B: 2SO42-: + 2; H3O+: 1 O、S、Se、Te作为成键原子，不计数。作为成键原子，不计数。 成键原子与中心原子形成成键原子与中心原子形成1个双键，则扣个双键，则扣1，与中心，与中心原子形成叁键，则扣原子形成叁键，则扣2，但，但O、S、Se、Te与中心原与中心原子形成双键，则不扣。子形成双键，则不扣。 2.5 3 1

20、.5 2 单电子算成一对电子单电子算成一对电子只含共价单键只含共价单键中心原子的价层电子对总数；中心原子的价层电子对总数；中心原子的杂化态中心原子的杂化态；价层电子对排列的几何形状（名称和图示）；价层电子对排列的几何形状（名称和图示）；分子的几何结构分子的几何结构（名称和图示）（名称和图示）价层电子对价层电子对总数总数 价层电子对价层电子对的空间排列的空间排列 分子式分子式 分子结构分子结构 2 (sp) 直线形直线形 AX2 直线形直线形 3 (sp2)平面三角形平面三角形 AX3 平平 面面 三三 角角 形形 AX2E V 形形 2对（对（sp杂化）杂化）BeCl2 (2 + 2) / 2

21、 = 2 Hg(CH3)2 (2 + 2) / 2 = 23对（对（sp2杂化）杂化）平面三角形：平面三角形：BF3 (3 + 3) / 2 = 3 V形：形：SnCl2 (4 + 2) / 2 = 3价层电子对价层电子对总数总数 价层电子对价层电子对的空间排列的空间排列 分子式分子式 分子结构分子结构 4 (sp3) 四面体四面体 AX4 四四 面面 体体 AX3E 三三 角角 锥锥 AX2E2 V 形形 4对（对（sp3杂化）杂化）四面体：四面体：CH4 (4 + 4) / 2 = 4 三角锥：三角锥：NH3 (5 + 3) / 2 = 4V形：形：H2O (6 + 2) / 2 = 4与

22、中心原子成键的原子之间不能形成化学键与中心原子成键的原子之间不能形成化学键，即，即X与与X之间不能成键。之间不能成键。P4 (?)：不能用：不能用VSEPR法，正四面体法，正四面体价层电子对价层电子对 总数总数 价层电子对价层电子对的空间排列的空间排列 分子式分子式 分子结构分子结构 5 (sp3d) 三角双锥三角双锥 AX5 三角三角 双锥双锥 AX4E 翘翘翘翘 板形板形 AX3E2 T 形形 AX2E3 直直 线线 形形 5对（对（sp3d杂化）杂化）三角双锥三角双锥 : PCl5 PF3Cl2 翘翘板形：翘翘板形：SF4 (6 + 4) / 2 = 5 T形：形：IF3 (7 + 3)

23、 / 2 = 5直线形：直线形：XeF2 (8 + 2) / 2 = 5电负性大的元素放在较远的位置！电负性大的元素放在较远的位置！价层电子对价层电子对总数总数 价层电子对价层电子对的空间排列的空间排列 分子式分子式 分子结构分子结构 6 (sp3d2) 八面体八面体 AX6 八八 面面 体体 AX5E 四四 方方 锥锥 AX4E2 平面平面正方正方 形形 6对（对（sp3d2杂化）杂化）八面体：八面体：SF6 (6 + 6) / 2 = 6四方锥：四方锥：IF5 (7 + 5) / 2 = 6平面正方形：平面正方形：XeF4 (8 + 4) / 2 = 6含多键分子的分子结构含多键分子的分子

24、结构2对：对：sp杂化杂化 CO2 4 / 2 = 2 乙炔乙炔 (4 + 2 2) / 2 = 23对：对：sp2杂化杂化平面三角形：平面三角形：HCHO (4 + 2) / 2 = 3乙烯乙烯 (4 + 3 1) / 2 = 3 HCOO (4 + 1 + 1) / 2 = 34对：对：sp3杂化杂化 5对：对：sp3d杂化杂化6对：对：sp3d2杂化杂化 价层电子对排斥规则价层电子对排斥规则109o28107.3o104.45osp3杂化杂化 sp3d杂化杂化 畸变畸变 氮族元素氢化物氮族元素氢化物 NH3 PH3 AsH3 SbH3 HAH 107.3 93.3 91.8 91.3 P

25、Cl3 PBr3 PI3 XPX 100.1 101.5 102 分分 子子 XCX XCO F2C=O 112.5 123.2 Cl2C=O 111.3 124.3 H2C=O 118 121 (NH2)2C=O 118 O2 O2 O22 键能键能: O2+ O2 O2 O22 键长键长: O2+ O2 O2 F2 键能键能: F2+ F2 键长键长: F2+ F2 F2+的分子轨道能级图的分子轨道能级图 4.1. 4.1. 离子键的特点离子键的特点4. 离离 子子 键键NaCl1916年德国化学家年德国化学家Kossel根据惰性气体原子具有稳定结构的根据惰性气体原子具有稳定结构的事实提出

26、了离子键理论。事实提出了离子键理论。离子键：原子间通过正、负离子电性吸引离子键：原子间通过正、负离子电性吸引 的互相作用称为离子键。的互相作用称为离子键。 离子键存在的实验依据离子键存在的实验依据 1) 1) 离子化合物的熔融盐导电；离子化合物的熔融盐导电； 2) 2) 离子化合物的水溶液导电；离子化合物的水溶液导电； 3) 3) X射线衍射实验对晶体中各质点电子相对射线衍射实验对晶体中各质点电子相对 密度的测量。密度的测量。(1) (1) 离子键的本质是静电引力（库仑力）离子键的本质是静电引力（库仑力）离子的电荷越大，离子间的距离越小离子的电荷越大，离子间的距离越小( (一定范围内一定范围内

27、) )，离子间引力越大，离子键越强。离子间引力越大，离子键越强。(2) (2) 无方向性无方向性 无饱和性无饱和性(3) (3) 键的离子性与元素电负性的关系。电负性的差键的离子性与元素电负性的关系。电负性的差值越大，键的离子性越大。值越大，键的离子性越大。 离子键的特点离子键的特点在离子键理论中，把离子看成是带电的小球，这些小球在空间在离子键理论中，把离子看成是带电的小球，这些小球在空间各个方向上吸引相反电荷离子的能力都是等同的，所以形成的各个方向上吸引相反电荷离子的能力都是等同的，所以形成的离子键就没有方向性。离子键就没有方向性。NaCl晶体中，晶体中，Na+除了和最邻近的除了和最邻近的6

28、个个Cl 相互相互吸引外，还可以与远层的若干吸引外，还可以与远层的若干Cl 相互吸引，从这个意相互吸引，从这个意义上讲，离子键没有饱和性。义上讲，离子键没有饱和性。 4.2. 离子键的强度离子键的强度 离子键的强度可用晶格能的大小来衡量，晶格能（离子键的强度可用晶格能的大小来衡量，晶格能（绝绝对值对值）越大，离子键的强度越强。）越大，离子键的强度越强。晶格能（晶格能（U） - 由气态离子形成由气态离子形成 1 mol离子晶体的过离子晶体的过程中所释放的能量称为晶格能程中所释放的能量称为晶格能例如：例如：Na+(g) + Cl-(g) = NaCl(s) H1 = U2Al3+(g) + 3O2

29、-(g) = Al2O3(s) H2 = UCa2+(g) + 2F-(g) = CaF2(s) H3 = UNA- - - 阿佛伽德罗常数阿佛伽德罗常数 6.022 1023A - - 马德隆常数（与晶体中原子空间排列有关）马德隆常数（与晶体中原子空间排列有关）CsCl型晶体型晶体 A = 1.76267； NaCl型晶体型晶体 A = 1.74756ZnS型晶体型晶体 A = 1.63806n：波恩指数；：波恩指数； 0：真空介电常数：真空介电常数e：1个电子所带的电量；个电子所带的电量；r：正负离子间距离：正负离子间距离reANZZA0241n晶格能的计算：（晶格能的计算：（a）根据结构

30、进行计算）根据结构进行计算 U = (1 )Z+, Z ：电荷数：电荷数 （b）由热化学数据进行计算）由热化学数据进行计算 波恩波恩- -哈勃哈勃（Born- -Haber）循环循环 = S + D + I + (-A) + U Na(s) + 1/2Cl2(g) = NaCl(s) H = Hf Na(s) = Na(g) H1 = S1/2Cl2(g) = Cl(g) H2 = 1/2DNa(g) = Na+(g) + e- H3 = ICl(g) + e- = Cl-(g) H4 = -ANa+(g) + Cl-(g) = NaCl(s) H5 = U Hf = H1 + H2 + H3

31、 + H4 + H5 氯化钠的氯化钠的 Hf = 411.15 kJmol-1 金属钠的金属钠的 S = 107.32 kJmol-1 Cl2分子的分子的 D = 243.36 kJmol-1 气态钠原子的气态钠原子的 I = 495.8 kJmol-1 气态氯原子的气态氯原子的 A = 348.7 kJmol-1 氯化钠的实验晶格能：氯化钠的实验晶格能： U = Hf S D I + A U = 411.15 107.32 1/2 243.36 495.8 + 348.7 = -787 kJmol-1 Hf = H1 + H2 + H3 + H4 + U = S + I1 + I2 + D

32、+ (-2A) + U 金属原子的半径都比较大，价电子数目较少，因此原子金属原子的半径都比较大，价电子数目较少，因此原子核对其本身价电子或其他原子电子的吸引力都较弱，电核对其本身价电子或其他原子电子的吸引力都较弱，电子容易从金属原子上脱落成为自由电子或离域电子。这子容易从金属原子上脱落成为自由电子或离域电子。这些电子不再属于某一金属原子，而可以在整个金属晶体些电子不再属于某一金属原子，而可以在整个金属晶体中自由流动，为整个金属所共有，留下的正离子就浸泡中自由流动，为整个金属所共有，留下的正离子就浸泡在这些自由电子的在这些自由电子的“海洋海洋”中。金属中这种自由电中。金属中这种自由电子子与与正离

33、正离子子间的作用力将金属原子胶合在一起而成为金属晶间的作用力将金属原子胶合在一起而成为金属晶体，这种作用力即为金属键。体，这种作用力即为金属键。 5. 金属键金属键经典的自由电子经典的自由电子“海洋海洋”概念虽能解释金属的某些特性概念虽能解释金属的某些特性，但关于金属键本质的更加确切的，但关于金属键本质的更加确切的阐述则需借助近代物阐述则需借助近代物理的能带理论。理的能带理论。金属金属键键强弱可以用金属原子化热来衡量。金属原子化热强弱可以用金属原子化热来衡量。金属原子化热是指是指1 mol金金属属变成气态原子所需要吸收的能量。一般变成气态原子所需要吸收的能量。一般说来金属原子化热的数值较小时，

34、这种金属的质地较软说来金属原子化热的数值较小时，这种金属的质地较软，熔点较低；而金属原子化热数值较大时，这种金属质，熔点较低；而金属原子化热数值较大时，这种金属质地较硬而且熔点较高。地较硬而且熔点较高。 6. 1. 分子的极性分子的极性 同核双原子分子同核双原子分子 正负电荷重心重叠正负电荷重心重叠(F2) 异核双原子分子异核双原子分子 正负电荷重心不重叠正负电荷重心不重叠(HCl) 不同原子对电子不同原子对电子的吸引不相等而使整的吸引不相等而使整个分子的正负电荷重个分子的正负电荷重心不重合的性质称为分子的心不重合的性质称为分子的极性极性 , 分子的极性用分子的极性用偶极矩偶极矩 描述：描述：

35、 = l 常用单位：德拜常用单位：德拜(D) 1 D = 3.336 10-30 C m6. 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键 极性分子极性分子 0 HCl H2O NH3 非极性分子非极性分子 = 0 O2 CO2 BF3 CCl4 例例3. 下列分子中，非极性分子是（下列分子中，非极性分子是（ B ）。）。 A. PH3 B. SO3 C. H2S D. SF4 6.2. 分子间作用力分子间作用力 (范德华力）范德华力） 分子与分子之间存在着一种比化学键弱得多的相分子与分子之间存在着一种比化学键弱得多的相互作用力，就是靠这种分子间作用力气体分子才能凝互作用力，就是靠这种分子间作用力气体

36、分子才能凝聚成相应的液体和固体。聚成相应的液体和固体。 1873年，年，van der Waals发现实际气体的行为偏离发现实际气体的行为偏离理想气体。范德华气体方程式中的修正项与分子间作理想气体。范德华气体方程式中的修正项与分子间作用力有关。后来人们就把这种分子间作用力称为范德用力有关。后来人们就把这种分子间作用力称为范德华力。范德华力包括：取向力、诱导力和色散力。华力。范德华力包括：取向力、诱导力和色散力。 范德华力特征：范德华力特征： a. 强度与强度与 1/r6 相关相关 对距离非常敏感对距离非常敏感b. 非常弱的相互作用非常弱的相互作用 一般一般 2 20 kJmol-1c. 无方向

37、性和饱和性无方向性和饱和性(1) 取向力取向力(刻松力刻松力) 指极性分子和极性分子之间的作用力。极性分子是一种偶指极性分子和极性分子之间的作用力。极性分子是一种偶极子。这种固有偶极子之间的静电引力叫做取向力，也称刻松极子。这种固有偶极子之间的静电引力叫做取向力，也称刻松力力(2) 诱导力诱导力( (德拜力德拜力) ) 这是发生在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极这是发生在极性分子和非极性分子之间以及极性分子和极性分子之间的作用力。性分子之间的作用力。 当极性分子与非极性分子相遇时，极性分子的固有偶极所当极性分子与非极性分子相遇时，极性分子的固有偶极所产生的电场，使非极性分子电子云变形（

38、即电子云偏向极性分产生的电场，使非极性分子电子云变形（即电子云偏向极性分子偶极的正极），结果使非极性分子正负电荷中心不再重合，子偶极的正极），结果使非极性分子正负电荷中心不再重合，从而形成诱导偶极子。极性分子固有偶极与非极性分子诱导偶从而形成诱导偶极子。极性分子固有偶极与非极性分子诱导偶极间的这种作用力称为诱导力。极间的这种作用力称为诱导力。 在极性分子之间，由于它们相互作用，每一个分子也会由在极性分子之间，由于它们相互作用，每一个分子也会由于变形而产生诱导偶极，使极性分子极性增加，从而使分子之于变形而产生诱导偶极，使极性分子极性增加，从而使分子之间的相互作用力也进一步加强。间的相互作用力也进

39、一步加强。(3) 色散力色散力( (伦敦力伦敦力) )：非极性分子之间的作用力。：非极性分子之间的作用力。 通常情况下非极性分子的正电荷和负电荷重心是重合的，但通常情况下非极性分子的正电荷和负电荷重心是重合的，但在核外电子的不断运动以及原子核的不断振动过程中，有可能在在核外电子的不断运动以及原子核的不断振动过程中，有可能在某一瞬时产生电子与核的相对位移，造成正负电荷重心分离，产某一瞬时产生电子与核的相对位移，造成正负电荷重心分离，产生瞬时偶极。这种瞬时偶极可使和它相邻的另一非极性分子产生生瞬时偶极。这种瞬时偶极可使和它相邻的另一非极性分子产生瞬时诱导偶极，于是两个偶极处在异极相邻的状态，而产生

40、分子瞬时诱导偶极，于是两个偶极处在异极相邻的状态，而产生分子间吸引力。这种由于分子不断产生瞬时偶极而形成的作用力叫做间吸引力。这种由于分子不断产生瞬时偶极而形成的作用力叫做色散力。虽然瞬时偶极存在的时间极短，但异极相邻的状态却是色散力。虽然瞬时偶极存在的时间极短，但异极相邻的状态却是不断地重复出现，使得分子之间始终存在这种作用力。不断地重复出现，使得分子之间始终存在这种作用力。(a) (b)(c) 取向力取向力 诱导力诱导力 色散力色散力极性分子极性分子 极性和非极性分子极性和非极性分子 非极性分子非极性分子 范德华力的特征及影响因素：范德华力的特征及影响因素： 是一种静电力，只有在分子相距甚

41、近（约是一种静电力，只有在分子相距甚近（约500 pm以内以内）时才起作用。当分子稍为远离时，分子间作用力迅速减弱）时才起作用。当分子稍为远离时，分子间作用力迅速减弱（与分子间距离的六次方成反比）。（与分子间距离的六次方成反比）。 根据量子力学理论计算，取向力和诱导力都与分子的偶根据量子力学理论计算，取向力和诱导力都与分子的偶极矩平方成正比。诱导力还与被诱导的非极性分子或极性分极矩平方成正比。诱导力还与被诱导的非极性分子或极性分子本身的变形性有关，越易变形，作用力越大。色散力主要子本身的变形性有关，越易变形，作用力越大。色散力主要与相互作用分子的变形性有关。一般分子的体积越大，其变与相互作用分

42、子的变形性有关。一般分子的体积越大，其变形性也越大，分子间的色散力随之增强。形性也越大，分子间的色散力随之增强。 此外，除了取向力与温度有关外，色散力和诱导力受温此外，除了取向力与温度有关外，色散力和诱导力受温度影响不大。度影响不大。 比化学键弱得多。化学键能约为比化学键弱得多。化学键能约为 100 600 kJ mol 1，而分，而分子间作用力一般在子间作用力一般在 2 20 kJ mol 1之间，比化学键能小之间，比化学键能小1、2个个数量级。数量级。 分子间作用力一般没有方向性和饱和性。分子间作用力一般没有方向性和饱和性。F2Cl2Br2I2熔点熔点 / C-223-102.4-7.31

43、13.6沸点沸点 / C-187.9-34.058.0184.5卤素的熔点与沸点卤素的熔点与沸点作为非极性分子，分子间色散力随着分子量的增加和分子作为非极性分子，分子间色散力随着分子量的增加和分子变形性的增大而加强。因此从变形性的增大而加强。因此从F2至至I2熔点和沸点依次升高。熔点和沸点依次升高。稀有气体溶解度的变化稀有气体溶解度的变化 (20 C)溶解度溶解度/ (cm3/dm3, H2O)He13.8Ne14.7Ar37.9Kr73Xe110.9 稀有气体从稀有气体从He到到Xe在水中的溶解度依次增大，也是因在水中的溶解度依次增大，也是因为随着原子体积逐渐增加，致使水分子与稀有气体间的诱

44、为随着原子体积逐渐增加，致使水分子与稀有气体间的诱导力依次增大的缘故。导力依次增大的缘故。6.3 氢氢 键键 (Hydrogen bond) 是一种存在于分子之间也存在于分子内部的作用力，是一种存在于分子之间也存在于分子内部的作用力，它比化学键弱很多而比范德华力略强。它比化学键弱很多而比范德华力略强。所谓氢键是指分子中与高电负性原子所谓氢键是指分子中与高电负性原子X以共价键相连的以共价键相连的H原子原子和另一分子中一个高电负性原子和另一分子中一个高电负性原子Y之间所形成的一种作用力之间所形成的一种作用力 X-HYX，Y均是电负性高、半径小的原子，最常见的有均是电负性高、半径小的原子，最常见的有F (4.0)、O (3.5)、N (3.0)原子。原子。 当当H原子和原子和F，O，N以共价键结合成以共价键结合成HF、H2O和和NH3等等分子时，成键的共用电子对强烈地偏向于分子时，成键的共用电子对强烈地偏向于F, O, N原子一边，原子一边，使得使得H原子几乎成为原子几乎成为“裸露裸露”的质子。由于质子的半径特别的质子。由于质子的半径特别小小(30 pm),它可以把另一分子中