杂化轨道理论要点讲课教案

1、1第一页，共116页。 化学键：分子或晶体中相邻原子之间的强烈化学键：分子或晶体中相邻原子之间的强烈(qin li) 相互作用力。相互作用力。 化学键分类：离子键、共价键化学键分类：离子键、共价键 (配位键配位键)、 金属键。金属键。分子分子: 保持保持(boch)物质化学性质的最小微粒，物质化学性质的最小微粒， 参加化学反应的基本单元参加化学反应的基本单元原子为什么能聚集在一起形成原子为什么能聚集在一起形成(xngchng)分子分子或晶体？或晶体？ H2O， NaCl， Fe， C（金刚石）（金刚石）2第二页，共116页。 1 离子键离子键6.1.1 离子键的形成离子键的形成(xngchng

2、)33(Cl)33(Cl)22(Na)3(Na62-e5262e1pspspss离子键：靠正、负离子之间的静电引力所形离子键：靠正、负离子之间的静电引力所形成成(xngchng)(xngchng)的的 化学键。化学键。离子型化合物：由离子键所形成离子型化合物：由离子键所形成(xngchng)的化合物，如的化合物，如NaCl、 CaO、 KCl、Na2SO4等等ClClNa-aN3第三页，共116页。1.2 离子键的特点离子键的特点(tdin) 离子键的本质是静电引力；离子键的本质是静电引力； 离子键没有饱和性和方向性；离子键没有饱和性和方向性； 离子型化合物常以晶体形式离子型化合物常以晶体形式

3、(xngsh)存在，没有独立的存在，没有独立的分子。分子。1.3 形成形成(xngchng)离子键离子键的条件的条件两种原子间电负性相差较大，一般要相差两种原子间电负性相差较大，一般要相差1.7以上以上。4第四页，共116页。1.4 离子离子(lz)的特征的特征1. 1. 离子的电荷离子的电荷 主族元素生成的离子：稀有气体结构主族元素生成的离子：稀有气体结构 ( p ( p 轨道全充满轨道全充满 ) ) 过渡元素：它们生成的离子的过渡元素：它们生成的离子的d d 轨道一般轨道一般(ybn)(ybn)都处都处 于半充满状态。于半充满状态。 Fe3+ : 3d 64s2 Fe3+ : 3d 64s

4、2 3d 5, 3d 5, Mn2+ : 3 d 54s2 Mn2+ : 3 d 54s2 3d 5 3d 55第五页，共116页。2. 离子的电子层结构（主要离子的电子层结构（主要(zhyo)指离子的外指离子的外层电子构型）层电子构型） 简单的负离子：简单的负离子：8 8电子电子(dinz)(dinz)结构结构 ( (如如;F;F,Cl,Cl,O2,O2等等) ) 简单(jindn)正离子: 有多种构型，如下所列： 2电子构型：电子构型：Li+、Be2+ （s区区） 8电子构型：电子构型： Na+、Mg2+、Al3+ （s、p区区） 18电子构型：电子构型：Zn2+、Hg2+、Ga3+、Cu

5、+（ds区区、p区区） 18+2电子构型：电子构型： Pb2+、Sn2+ （p区区） 917电子构型：电子构型：Fe2+、Cr3+、Cu2+ （d区区）6第六页，共116页。3. 离子离子(lz)的半径的半径d = r + + r -r -r + 正、负离子间静电吸引力和排斥力达平衡时，正、负离子间保持着一定(ydng)的平衡距离为正、负离子半径之和（核间距） d = r + + r -离子的特征影响(yngxing)化合物的性质7第七页，共116页。 电负性相差不大的非金属元素之间是如何形成化学键的？电负性相差不大的非金属元素之间是如何形成化学键的？ 同种同种(tn zhn)元素之间为什么能

6、形成化学键？元素之间为什么能形成化学键？ 四种共价键理论：价键理论、四种共价键理论：价键理论、 杂化轨道理论、杂化轨道理论、 分子轨道理论、分子轨道理论、 价层电子对互斥理论。价层电子对互斥理论。8第八页，共116页。 2 共价键共价键2.1 价键理论价键理论(lln) （电子配对理论（电子配对理论(lln)、VB理论理论(lln)）1. 共价键的形成共价键的形成(xngchng)共价键：靠共用共价键：靠共用(n yn)电子对形成的电子对形成的化学键化学键9第九页，共116页。10第十页，共116页。2. 价键理论基本价键理论基本(jbn)要点要点两原子中自旋方向相反的未成对电子两原子中自旋方

7、向相反的未成对电子(dinz)可以相互可以相互 配对形成共价键。配对形成共价键。(2) 发生相互重叠的两个原子轨道的正、负号要相同发生相互重叠的两个原子轨道的正、负号要相同 对称性匹配对称性匹配(ppi)原则。原则。(3) 相互重叠的两个原子轨道要尽可能沿着能发生最相互重叠的两个原子轨道要尽可能沿着能发生最 大重叠的方向进行重叠大重叠的方向进行重叠 最大重叠原则。最大重叠原则。11第十一页，共116页。3. 共价键的特征共价键的特征(tzhng)A: 饱和饱和(boh)性性H(1s1) Cl(3s23p5) HCl N(2s22px12py12pz1) NN 几个未成对电子几个未成对电子(di

8、nz)只能和几个自旋方向只能和几个自旋方向相反的单电子相反的单电子(dinz)配对成键。配对成键。H2 NH312第十二页，共116页。 两个电子配对，就是两个原子轨道发生重叠。重叠的结果两个电子配对，就是两个原子轨道发生重叠。重叠的结果是电子云密度是电子云密度(md)在两核之间增大。在两核之间增大。 B: 方向性方向性13第十三页，共116页。HCl 1s3px重叠越大，形成的键越牢固重叠越大，形成的键越牢固(log) 共价键具有方向性。共价键具有方向性。H2 1s1s14第十四页，共116页。H1sF2p2p2pFFF2H2HF电子云重叠(chngdi)示意图15第十五页，共116页。4.

9、 共价键的类型共价键的类型(lixng)a: 键键 两原子轨道沿键轴方向两原子轨道沿键轴方向(fngxing)进行同号重叠所进行同号重叠所形成的键。形成的键。根据轨道重叠(chngdi)的方向方式及重叠(chngdi)部分的对称性划分为不同的类型头对头16第十六页，共116页。s spx spx px轨道轨道(gudo)重叠重叠电子云分布电子云分布(fnb)17第十七页，共116页。电子云分布电子云分布(fnb)b: 键键 两原子轨道沿键轴方向在键轴两侧平行两原子轨道沿键轴方向在键轴两侧平行(pngxng)同号同号重叠所形成的键重叠所形成的键肩并肩zpz pz xpy py x轨道轨道(gud

10、o)重重叠叠18第十八页，共116页。 键类型键类型 键键 键键原子轨道重叠方式原子轨道重叠方式沿键轴方向相对重叠沿键轴方向相对重叠沿键轴方向平行重叠沿键轴方向平行重叠原子轨道重叠部位原子轨道重叠部位两原子核之间，两原子核之间，在键轴处在键轴处键轴上方和下方，键轴上方和下方，键轴处为零键轴处为零原子轨道重叠程度原子轨道重叠程度大大小小键的强度键的强度较大较大较小较小化学活泼性化学活泼性不活泼不活泼活泼活泼键和键和 键的特征键的特征(tzhng)比比较较 两原子间若只形成一个共价键，一定两原子间若只形成一个共价键，一定(ydng)是是键；键； 两原子间若形成多个共价键，其中一个是两原子间若形成多

11、个共价键，其中一个是键，其余为键，其余为 键。键。 如如N2、CH2CH2、CHCH；19第十九页，共116页。例例：H2 1s1 1s1s 1个个 键键Cl2 3s23p5 3px3px 1个个 键键HCl 1s 3px 1个个 键键N2 2s22p3 2px2px 1个个 键键 2py2py 1个个 键键 2pz2pz 1个个 键键 三个共价键三个共价键N2N2分子分子(fnz)(fnz)中的中的3 3个共价键为什么不全是个共价键为什么不全是键呢？键呢？20第二十页，共116页。配位键：由一个原子提供空轨道，另一个原子提配位键：由一个原子提供空轨道，另一个原子提 供孤对电子所形成的化学键。

12、供孤对电子所形成的化学键。 用箭头用箭头(jintu)“”表示。表示。C原子原子(yunz)：2s22px12py12pz0 O原子原子(yunz)：2s22px12py12pz25. 配位键配位键如：如：CO21第二十一页，共116页。 配位键与共价键的区别与联系：两者的形成过程不同(b tn)，但配位键一旦形成，其结果与共价键没有区别。是一种特殊的共价键。 配位键广泛存在于配位化合物及一些无机含氧酸根中：配位键形成配位键形成(xngchng)(xngchng)条件：条件： 一方有空轨道，另一方有孤对电子。一方有空轨道，另一方有孤对电子。22第二十二页，共116页。2.2 杂化轨道杂化轨道(

13、gudo)理论理论 形成分子时，同一原子中的若干不同类型、能量相近的原子形成分子时，同一原子中的若干不同类型、能量相近的原子轨道混合轨道混合(hnh)起来，从新分配能量和调整空间方向组成数目起来，从新分配能量和调整空间方向组成数目相同、能量相等的新的原子轨道，相同、能量相等的新的原子轨道， 这种混合这种混合(hnh)平均化的过程称为原子轨道的平均化的过程称为原子轨道的“杂化杂化” 1. 杂化轨道杂化轨道(gudo)概念概念杂化轨道杂化轨道：杂化后所形成的若干新原子轨道。：杂化后所形成的若干新原子轨道。sp型杂化型杂化 ： 同一原子的同一原子的1个个s 轨道与轨道与p 轨道进行的杂化。轨道进行的

14、杂化。有：有： sp sp2 sp323第二十三页，共116页。2.杂化轨道杂化轨道(gudo)理论的要理论的要点点(1) 发生轨道杂化的原子一定发生轨道杂化的原子一定(ydng)是中心原子；是中心原子；(2) 参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或 相近能级组的轨道）；相近能级组的轨道）；(3) 杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目 等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道在成键时更等于形成的杂化轨道数目；但杂化轨道在成键时更 有利于轨道间的重叠；有利于轨道间的重叠；(4) 杂化轨道在空间构型上都

15、具有一定杂化轨道在空间构型上都具有一定(ydng)的对称性的对称性 （以减小化学键之间的排斥力）。（以减小化学键之间的排斥力）。24第二十四页，共116页。180实验实验(shyn)测得测得: 两个共价键，直线形分子（键角两个共价键，直线形分子（键角180） ClBeCl(1) BeCl2分子分子(fnz)的形成的形成 Be原子：原子：1s22s2 没有没有(mi yu)单个电子，单个电子，ClClBe25第二十五页，共116页。一个一个(y )s 和一个和一个(y ) p 轨道杂化轨道杂化26第二十六页，共116页。+sp 轨道轨道(gudo)杂化过杂化过程示意图程示意图每个每个sp杂化轨道

16、杂化轨道(gudo)的形状为的形状为一头大，一头小，一头大，一头小，含有含有1/2 s 轨道轨道(gudo)和和1/2 p 轨道轨道(gudo)的成分的成分两个轨道两个轨道(gudo)间的夹角为间的夹角为180，呈直线，呈直线型型27第二十七页，共116页。BeCl2分子结构(fn z ji u)ClClsppxpx 规律：第A族、B族元素与第A族元素所形成(xngchng)的MX2型共价化合物，中心原子采取sp杂化。如BeBr2、HgCl2。 ClBeCl28第二十八页，共116页。(2) sp2 杂化杂化 BF3分子分子(fnz)的的形成形成 每个每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小

17、，杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有含有(hn yu) 1/3 s 轨道和轨道和 2/3 p 轨道的成分轨道的成分 每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的夹角为120，呈平面三角形，呈平面三角形 sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行(jnxng)的杂化, 形成3个sp2 杂化轨道。29第二十九页，共116页。30第三十页，共116页。BF3分子的形成分子的形成(xngchng)： 实验测得，三个共价键，平面三角形分子（键角实验测得，三个共价键，平面三角形分子（键角120）。）。B原子原子(yunz)：1s22s22p1120FFFB规律规律(gul)：第：第A族元素与族元素与第第A族元

18、素所形成的族元素所形成的MX3型型共价化合物，中心原子采取共价化合物，中心原子采取sp2杂化。如杂化。如BBr3。 31第三十一页，共116页。(3) sp3杂化杂化 CH4分子分子(fnz)的的形成形成 sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行(jnxng)的杂化, 形成4个sp3 杂化轨道。 每个每个sp3杂化轨道的形状也为一头杂化轨道的形状也为一头(ytu)大，一头大，一头(ytu)小，小， 含有含有 1/4 s 轨道和轨道和 3/4 p 轨道的成分轨道的成分 每两个轨道间的夹角为每两个轨道间的夹角为109.5， 空间构型为正四面体型空间构型为正四面体型32第三十二页，共116页。sp

19、3sp3杂化轨道杂化轨道(gudo)(gudo)33第三十三页，共116页。 实验测得，四个共价键，正四面体形分子(fnz)（键角10928）CH4分子分子(fnz)的形成：的形成：34第三十四页，共116页。 规律：第A族元素与第A族、A族元素所形成的MX4型共价(n ji)化合物，中心原子采取sp3杂化。如CCl4、SiF4、CHCl3。 C原子：原子：1s22s22p2 只有只有(zhyu)2个单电子个单电子35第三十五页，共116页。36第三十六页，共116页。3. 等性杂化与不等性杂化等性杂化与不等性杂化等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分(c

20、hng fn)的的均匀混合。均匀混合。 杂化轨道杂化轨道 每个轨道的成分每个轨道的成分(chng fn) 轨道间轨道间夹角夹角( 键角键角) sp 1/2 s，1/2 p 180 sp2 1/3 s，2/3 p 120 sp3 1/4 s，3/4p 10928 （p ） p 90随随p 轨道轨道成分的增成分的增大大(zn d)，夹，夹角向角向90靠拢。靠拢。不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分(chng fn)上的上的 不均匀混合。不均匀混合。37第三十七页，共116页。实验实验(shyn)测得，三角锥测得，三角锥形分子，形分子，键角键角107NH3

21、 分子分子(fnz)38第三十八页，共116页。2s2p 孤电子对占据的杂化轨道孤电子对占据的杂化轨道(gudo)，不参与成键，电子云密集在中，不参与成键，电子云密集在中心原子周围，心原子周围，s轨道轨道(gudo)成分相对增大，其余成分相对增大，其余3个杂化轨道个杂化轨道(gudo)p成分相对增大。成分相对增大。 N原子：2s22p3 有3个单电子(dinz)，可形成3个共价键，孤对电子孤对电子杂化杂化 产生不等性杂化的原因：参与杂化的原子轨道中电产生不等性杂化的原因：参与杂化的原子轨道中电子数目子数目(shm)多于轨道数目多于轨道数目(shm)，出现孤电子对。，出现孤电子对。39第三十九页

22、，共116页。40第四十页，共116页。41第四十一页，共116页。H2O 分子分子(fnz)： 实验测得，实验测得，V字形分子字形分子(fnz)，键角，键角10429 O原子：原子：2s22p4 有有2个单个单电子，可形成电子，可形成2个共价键，键角个共价键，键角(jin jio)应当是应当是90，Why? 42第四十二页，共116页。H2O 分子分子(fnz) O原子成键前先进行了原子成键前先进行了SP3不等性杂化，其中的两条杂化轨不等性杂化，其中的两条杂化轨道由成对电子占据，其余两条道由成对电子占据，其余两条P成分成分(chng fn)更多，键角更靠更多，键角更靠近近90，实测：，实测：

23、104292s2p2 对孤对电子对孤对电子杂化杂化O原子原子(yunz)：2s22p443第四十三页，共116页。44第四十四页，共116页。杂化轨道情况一览表 中心原子 外层电子(dinz)构型 杂化类型 分子几何形状 键角 举例A、 B ns2 sp等性 直线形 180 BeCl2、HgCl2 A ns2np1 sp2等性 平面三角形 120 BF3、BBr3 A ns2np2 sp3等性 (正)四面体 10928 CCl4、SiHCl3 A ns2np3 sp3不等性 三角锥形 10928 NH3、PH3 A ns2np4 sp3不等性 V字形 10928 H2O、H2S45第四十五页，

24、共116页。 四 价层电子对互斥理论(lln)一、价层电子对互斥理论(lln)的基本要点二、价层电子对互斥理论(lln)的应用实例46第四十六页，共116页。一、价层电子对互斥理论的基本一、价层电子对互斥理论的基本(jbn)(jbn)要点要点 价层电子对互斥理论的基本要点价层电子对互斥理论的基本要点(yodin)(yodin)： （1 1）分子或离子的空间构型取决于中心原）分子或离子的空间构型取决于中心原 子的价层电子对数。中心原子的价层电子对是子的价层电子对数。中心原子的价层电子对是 指指键电子对和未参与成键的孤对电子。键电子对和未参与成键的孤对电子。 （2 2）中心原子的价层电子对之间尽可

25、能远）中心原子的价层电子对之间尽可能远 离，以使斥力最小，并由此决定了分子的空间离，以使斥力最小，并由此决定了分子的空间 构型。构型。47第四十七页，共116页。静电静电(jngdin)(jngdin)斥力最小的价层电子对的排布方式斥力最小的价层电子对的排布方式 价层电子对数价层电子对数 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6电子对排布方式电子对排布方式 直线形直线形平面三角形平面三角形 四面体四面体 三角锥三角锥 八面体八面体 （3 3）价层电子对之间的斥力）价层电子对之间的斥力(chl)(chl)与价层电子对的类与价层电子对的类型有关，价层电子对之间静电斥力型有关，价层电子对之间静电斥力(

26、chl)(chl)大小顺序为：大小顺序为： 孤对电子孤对电子( du din z)-( du din z)-孤对电子孤对电子( du din z) ( du din z) 孤对电子孤对电子( du din z)-( du din z)-成键电子对成键电子对 成键电子对成键电子对- -成键电子对成键电子对48第四十八页，共116页。 利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型的步骤如下：空间构型的步骤如下： （1 1）确定中心原子）确定中心原子(yunz)(yunz)的价层电子对数：的价层电子对数： 价层电子对数（中心原子价层电子对数（中心原子(yunz

27、)(yunz)的价电子数的价电子数 配位原子配位原子(yunz)(yunz)提供的电子提供的电子数数)/2)/2 （2 2）根据中心原子）根据中心原子(yunz)(yunz)的价层电子对数，找的价层电子对数，找出相出相应的电子对排布，这种排布方式可使电子对之间应的电子对排布，这种排布方式可使电子对之间静电斥力最小。静电斥力最小。49第四十九页，共116页。 （3 3）根据中心原子的价层电子对的排布方式，）根据中心原子的价层电子对的排布方式，把配位原子排布在中心原子周围，每一对电子连把配位原子排布在中心原子周围，每一对电子连接一个配位原子，未结合配位原子的电子对就是接一个配位原子，未结合配位原子

28、的电子对就是孤对电子。若中心原子的价电子对全部是成键电孤对电子。若中心原子的价电子对全部是成键电子对，则分子或离子的空间构型与中心原子的价子对，则分子或离子的空间构型与中心原子的价层电子对的排布方式相同层电子对的排布方式相同(xin tn)(xin tn)；若价层电子对中；若价层电子对中有孤有孤对电子，应根据成键电子对、孤对电子之间的静对电子，应根据成键电子对、孤对电子之间的静电斥力的大小，选择静电斥力最小的结构，即为电斥力的大小，选择静电斥力最小的结构，即为分子或离子的空间构型。分子或离子的空间构型。50第五十页，共116页。二、价层电子对互斥理论二、价层电子对互斥理论(lln)(lln)的

29、应用实例的应用实例 在在CH4 CH4 中，中，C C 有有4 4个电子，个电子，4 4个个H H 提供提供(tgng)4(tgng)4个电个电子，子，C C 的价层电子总数为的价层电子总数为8 8个，价层电子对为个，价层电子对为4 4对对 。C C 的价层电子对的排布为正四面体，由于的价层电子对的排布为正四面体，由于价层电子对全部是成键电子对，因此价层电子对全部是成键电子对，因此 CH4 CH4 的空的空间构型为正四面体。间构型为正四面体。（一）（一） CH4 CH4 的空间的空间(kngjin)(kngjin)构型构型51第五十一页，共116页。（二）（二） 的空间的空间(kngjin)(

30、kngjin)构型构型 在在 中，中，Cl Cl 有有7 7个价电子个价电子(dinz)(dinz)，不提供，不提供电电子，再加上得到的子，再加上得到的1 1个电子个电子(dinz)(dinz)，价层电子，价层电子(dinz)(dinz)总数为总数为个，价层电子个，价层电子(dinz)(dinz)对为对为4 4对。对。ClCl的价层电子的价层电子(dinz)(dinz)对的排布对的排布为四面体，四面体的为四面体，四面体的 3 3 个顶角被个顶角被3 3个个O O占据，余占据，余下的一个顶角被孤对电子下的一个顶角被孤对电子(dinz)(dinz)占据，因此占据，因此 为为三三角锥形。角锥形。3C

31、lO3ClO3ClO8O52第五十二页，共116页。（三）（三） PCl5 PCl5 的空间的空间(kngjin)(kngjin)构型构型 在在 PCl5 PCl5 中，中，P P 有有5 5个价电子，个价电子，5 5 个个ClCl分别提分别提供供1 1个电子，中心原子共有个电子，中心原子共有5 5对价层电子对，对价层电子对，价价层电子对的空间排布方式为三角双锥，由层电子对的空间排布方式为三角双锥，由于中于中心原子的价层电子对全部是成键电子对，心原子的价层电子对全部是成键电子对，因此因此PCl5 PCl5 的空间构型为三角双锥形。的空间构型为三角双锥形。 利用价层电子对互斥理论利用价层电子对互

32、斥理论(lln)(lln)，可以预测大多可以预测大多数主族元素的原子所形成的共价化合物分数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或子或离子的空间构型。离子的空间构型。53第五十三页，共116页。中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价(n ji)分子的构型价层电子对排布 成键电子对数孤对电子对数分子类型 电子对的排布方式 分子构型 实 例直线形 23平面(pngmin)三角形2 0 AB2直线(zhxin)形HgCl23 0 AB32 1 AB2价层电子对数平面三角形 BF3角形PbCl254第五十四页，共116页。价层电子对数 价层电子对排成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排布

33、分子构型 实 例布方式(fngsh) 4四面(smin)体4 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面体(zhn s min t) CH4三角锥形 NH3角形H2O55第五十五页，共116页。价层电子对数 价层电子对排成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排分子构型 实 例布布方式(fngsh)3I体5三角(snjio)双锥50 AB54 1 AB43 2 AB32 3 AB2三角(snjio)双锥 PCl5变形四面 SF4T形 ClF3直线形56第五十六页，共116页。价层电子对数 价层电子对排成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排分子构型 实 例布布方式(fngsh)

34、形4ICl6八面体60 AB651 AB542 AB4正八面体 SF6四方(sfng)锥形IF5平面(pngmin)正方57第五十七页，共116页。58第五十八页，共116页。2.3 分子分子(fnz)轨道理论轨道理论1. 分子轨道的形成及理论的基本分子轨道的形成及理论的基本(jbn)要点要点（1） 分子中的电子不再从属于某个原子，而是在整个分子中的电子不再从属于某个原子，而是在整个 分子范围内运动；分子中单个电子的运动状态也分子范围内运动；分子中单个电子的运动状态也 用波函数来描述，称为分子轨道。用波函数来描述，称为分子轨道。（2） 分子轨道可以近似地通过原子轨道的线性组合分子轨道可以近似地

35、通过原子轨道的线性组合 （相加或相减）而得到（相加或相减）而得到(d do)。 原子轨道有效地组成分子轨道的条件是：原子轨道有效地组成分子轨道的条件是： 能量相近、对称性匹配和最大重叠能量相近、对称性匹配和最大重叠59第五十九页，共116页。(3) 组合组合(zh)出的分子轨道数目等于参加组合出的分子轨道数目等于参加组合(zh)的原子轨的原子轨道道 数目。在组成的分子轨道中，有一半轨道的能量低于组合数目。在组成的分子轨道中，有一半轨道的能量低于组合(zh)前原子轨道的能量，称为成键分子轨道；另一半轨前原子轨道的能量，称为成键分子轨道；另一半轨道的能量高于组合道的能量高于组合(zh)前原子轨道的

36、能量，称为反键分前原子轨道的能量，称为反键分子轨道。子轨道。(4) 分子轨道能量的高低取决于参加组合分子轨道能量的高低取决于参加组合(zh)的原子轨道的原子轨道 能量的高低。能量的高低。(5) 分子轨道中电子的排布遵守能量最低原则、保利不相容原分子轨道中电子的排布遵守能量最低原则、保利不相容原则和洪特规则。则和洪特规则。 60第六十页，共116页。2. 分子分子(fnz)轨道能级图轨道能级图 以同核双原子分子以同核双原子分子(fnz)为例，只考虑两原为例，只考虑两原子中相同轨道之间的组合。子中相同轨道之间的组合。61第六十一页，共116页。62第六十二页，共116页。(1s) (1s*) (2

37、s) (2s*) (2p) (2py) = (2pz) (2py*) = (2pz*) (2p*) 氧分子轨道氧分子轨道(gudo)能级次能级次序：序：(1s) (1s*) (2s) (2s*) (2py) = (2pz) (2p) (2py*) = (2pz*) (2p*) N、C、B三种分子三种分子(fnz)轨道的能级次序：轨道的能级次序：63第六十三页，共116页。3. 分子分子(fnz)轨道理论的应轨道理论的应用用（1 1）几种常见）几种常见(chn jin)(chn jin)同核双原子分子的结构（电子分布式）同核双原子分子的结构（电子分布式）A: F2分子分子(fnz)的结构：的结构

38、：F2(1s)2 (1s*)2 (2s)2 (2s*)2 (2p)2 (2py)2 (2pz)2 (2py*)2 (2pz*)2抵消抵消抵消抵消抵消抵消抵消抵消F FB: N2分子的结构：分子的结构：N2(1s)2 (1s*)2 (2s)2 (2s*)2 (2py)2 (2pz)2 (2p)2 N N64第六十四页，共116页。 A: O2分子的磁性分子的磁性(cxng) 16个电子个电子抵消抵消抵消抵消 O2 O2分子分子(fnz)(fnz)是顺磁是顺磁性物质性物质（2）分子）分子(fnz)的性质的性质O2(1s)2 (1s*)2 (2s)2 (2s*)2 (2p)2 (2py)2 (2pz

39、)2 (2py*)1 (2pz*)1三电子三电子键键三电子三电子键键1个个 键键65第六十五页，共116页。 逆磁性物质：在磁场中受到磁场排斥逆磁性物质：在磁场中受到磁场排斥的物质。逆磁性物质中所有电子的物质。逆磁性物质中所有电子(dinz)都都已配对，没有单个电子已配对，没有单个电子(dinz)。 顺磁性物质：在磁场中受到磁场吸引的物顺磁性物质：在磁场中受到磁场吸引的物质。顺磁性物质中电子质。顺磁性物质中电子(dinz)没有全部配没有全部配对，有单个电子对，有单个电子(dinz)。 逆磁逆磁顺磁顺磁66第六十六页，共116页。 判断：判断：O2 O2+ O22+ O2- O22-哪个哪个(n

40、 ge)最稳定？最稳定？B: 分子分子(fnz)的稳的稳定性定性 如果成键轨道上的电子数多于反键轨道上的电子数，即分子有净的成键，这样的分子是稳定的，反之(fnzh)是不稳定的。分子的这种性质可用键级来表示。键级键级 = （成键轨道上电子数成键轨道上电子数反键轨道上电子数反键轨道上电子数） H2+的存在的存在 67第六十七页，共116页。3 分子分子(fnz)间力和间力和氢键氢键分子分子(fnz)间力：分子间力：分子(fnz)与分子与分子(fnz)之间的相互之间的相互吸引力，吸引力， 又称范德华力。又称范德华力。 分子间力影响物质分子间力影响物质(wzh)的物理性质的物理性质68第六十八页，共

41、116页。 1. 共价键的极性共价键的极性极性共价键：极性共价键： 电负性不相同的两种原子电负性不相同的两种原子(yunz)之间形成的共之间形成的共价键。价键。非极性共价键：电负性相同的两种原子非极性共价键：电负性相同的两种原子(yunz)之间形成的共之间形成的共价键。价键。3.1 分子分子(fnz)的的极性极性两种不同原子两种不同原子(yunz)之间形成的共价键一定之间形成的共价键一定是极性共价键。是极性共价键。69第六十九页，共116页。 观察下列分子观察下列分子(fnz)的正、负电荷的正、负电荷“重心重心”是否重合：是否重合： 极性分子(fnz)：正负电荷重心不重合的分子(fnz)。 非

42、极性分子(fnz)：正负电荷重心重合的分子(fnz)。 2. 分子分子(fnz)的极的极性性70第七十页，共116页。v 单原子分子一定单原子分子一定(ydng)是非极性分子；是非极性分子；v 双原子分子双原子分子 同核都是非极性分子；同核都是非极性分子；v 异核都是极性分子；异核都是极性分子；v 多原子分子多原子分子 空间结构对称的是非极性分子，空间结构对称的是非极性分子，v 空间结构不对称的是极性分子。空间结构不对称的是极性分子。极性分子极性分子(fnz)：H2O、NH3、CHCl3非极性分子非极性分子(fnz)：BeCl2、CO2、BCl3、CH4共价键的极性取决于相邻两原子间共用电子对

43、是否有偏移共价键的极性取决于相邻两原子间共用电子对是否有偏移分子分子(fnz)的极性取决于整个分子的极性取决于整个分子(fnz)正负电荷中心是否重合正负电荷中心是否重合71第七十一页，共116页。 q 为某极性分子正、负电荷中心为某极性分子正、负电荷中心(zhngxn)所带电量所带电量 （偶极电量）（偶极电量）l 为为 偶极距离偶极距离 偶极矩：分子中偶极长度(chngd)与偶极一端所带电量的乘积， 用Pe表示。v 偶极矩越大，分子的极性越大；v非极性分子的偶极矩为零；v偶极矩可通过实验测定(cdng)；v 由测定(cdng)结果可推测分子的几何构型。 3. 偶极矩偶极矩 ( Pe )Pe =

44、 q lClHPl72第七十二页，共116页。 实验实验(shyn)测得测得CO2、BF3的偶极矩为零，可的偶极矩为零，可得到什么结论？得到什么结论？ 实验实验(shyn)测得测得NH3、H2O的偶极矩不为零，的偶极矩不为零，又可得到什么结论又可得到什么结论？73第七十三页，共116页。 取向取向(q xin)力：固有偶极之间产生的相互作用力（吸引力）力：固有偶极之间产生的相互作用力（吸引力）6.3.2 分子分子(fnz)间力间力1. 取向取向(q xin)力力极性分子具有的偶极称为极性分子具有的偶极称为固有偶极（永久偶极）固有偶极（永久偶极）v 分子的极性越大，取向力越大；分子的极性越大，取

45、向力越大；v 取向力只存在于极性分子之间。取向力只存在于极性分子之间。74第七十四页，共116页。75第七十五页，共116页。2. 诱导诱导(yudo)力力诱导诱导(yudo)偶极：某分子在极性分子诱导偶极：某分子在极性分子诱导(yudo)下产生下产生的偶极。的偶极。 诱导诱导(yudo)力：诱导力：诱导(yudo)偶极与固有偶极之间的相偶极与固有偶极之间的相互作用力。互作用力。极性分子(fnz)之间是否存在诱导力？76第七十六页，共116页。3. 色散色散(ssn)力力非极性分子(fnz)瞬时(shn sh)偶极瞬时偶极瞬时偶极：由于分子中电子运动和核振动而使分子在：由于分子中电子运动和核振

46、动而使分子在 某一瞬间产生的偶极。某一瞬间产生的偶极。77第七十七页，共116页。问题问题1：色散：色散(ssn)力是否只存在于瞬间？力是否只存在于瞬间？问题问题2：色散：色散(ssn)力是否只存在于非极性分子之间？力是否只存在于非极性分子之间？色散色散(ssn)力：瞬时偶极之间的相互作用力。力：瞬时偶极之间的相互作用力。影响色散影响色散(ssn)力大小的因素：力大小的因素： 分子量（分子体分子量（分子体积）。积）。78第七十八页，共116页。 分子间力是永远存在于分子之间的一种吸引力；分子间力是永远存在于分子之间的一种吸引力； 非极性分子之间只存在色散力；非极性分子之间只存在色散力； 非极性

47、分子与极性分子之间存在色散力和诱导力；非极性分子与极性分子之间存在色散力和诱导力； 极性分子之间存在色散力、诱导力和取向力；极性分子之间存在色散力、诱导力和取向力； 色散力存在于一切色散力存在于一切(yqi)分子之间，是三种作用力中分子之间，是三种作用力中最主最主 要的一种；要的一种； 分子间力没有饱和性和方向性分子间力没有饱和性和方向性(静电引力静电引力)； 分子间力的强度远小于化学键；分子间力的强度远小于化学键；4. 分子分子(fnz)间力的间力的特点特点79第七十九页，共116页。5. 分子间力对物质性质分子间力对物质性质(xngzh)的影的影响响分子间力对物质的物理性质分子间力对物质的

48、物理性质(wl xngzh)有有影响。影响。（1）对物质）对物质(wzh)熔、沸点的影响熔、沸点的影响 一般而言：结构相似的同系列物质分子量越大，分一般而言：结构相似的同系列物质分子量越大，分子变形性也越大，分子间力愈强，物质的熔点、沸点子变形性也越大，分子间力愈强，物质的熔点、沸点也就愈高。也就愈高。如：卤族元素单质80第八十页，共116页。（2） 对物质溶解度的影响对物质溶解度的影响(yngxing) 一般规律：极性物质易溶于极性溶剂中，非极性物一般规律：极性物质易溶于极性溶剂中，非极性物质易溶于非极性溶剂中质易溶于非极性溶剂中“相似相溶相似相溶”原理。原理。溶解过程需克服的作用力：溶质分

49、子溶解过程需克服的作用力：溶质分子(fnz)之间的力；溶质分子之间的力；溶质分子(fnz)与与 溶剂分子溶剂分子(fnz)之间的力。之间的力。以水为溶剂：以水为溶剂：HCl、H2H2、HAc、C2H5OH、NaCl、HNO3易溶易溶以苯为溶剂：以苯为溶剂：I2、S8、大部分有机化合物易溶、大部分有机化合物易溶81第八十一页，共116页。6.3.3 氢氢 键键1. 氢键氢键(qn jin)的产生的产生 赤裸的氢核与含有赤裸的氢核与含有(hn yu)(hn yu)孤对电子的电负孤对电子的电负性强的带负电的原子（性强的带负电的原子（N,F,O)N,F,O)充分靠近而产生吸充分靠近而产生吸引力，这种吸

50、引力称为氢键。引力，这种吸引力称为氢键。 如如HF中，中，H原子只有原子只有1个电子，与个电子，与F原子形成强极性共价键后原子形成强极性共价键后几乎成为几乎成为(chngwi)一个一个“裸核裸核”，而，而F原子半径小、电负性大、原子半径小、电负性大、有孤对电子。有孤对电子。 82第八十二页，共116页。分子中必须具有一个电负性很大、半径分子中必须具有一个电负性很大、半径(bnjng)很小的很小的X原子原子与与H原子形成共价键；原子形成共价键；分子中必须具有一个电负性很大、半径分子中必须具有一个电负性很大、半径(bnjng)很小、带有孤很小、带有孤对电子的对电子的Y原子。原子。2. 氢键氢键(q

51、n jin)的形成条件的形成条件满足满足(mnz)上面两个条件的上面两个条件的X、Y原子：原子：F、O、N氢键的通式：氢键的通式： X H Y （X和和Y可以是相同原子）可以是相同原子）83第八十三页，共116页。XY判断下列分子中是否判断下列分子中是否(sh fu)存在氢存在氢键：键：NH3 CH4 CH3OCH3 HNO3（分子内氢键）（分子内氢键） 84第八十四页，共116页。 (1) 氢键也属于一种分子之间的作用力，但通常所说氢键也属于一种分子之间的作用力，但通常所说(su shu)的范的范 德华力不包括氢键（因为氢键的存在不具有普遍性）；德华力不包括氢键（因为氢键的存在不具有普遍性）

52、； (2) 氢键的强度与范德华力相当，远小于化学键的强度；氢键的强度与范德华力相当，远小于化学键的强度； (3) 氢键具有饱和性和方向性（类似于共价键）。氢键具有饱和性和方向性（类似于共价键）。 若形成分子内氢键便不再形成分子间氢键。若形成分子内氢键便不再形成分子间氢键。3. 氢键氢键(qn jin)的特点的特点85第八十五页，共116页。4. 氢键对物质氢键对物质(wzh)物理性质的影响物理性质的影响氢键对物质氢键对物质(wzh)的物理性质有显著的影响的物理性质有显著的影响（1）对物质熔、沸点）对物质熔、沸点(fidin)的影响的影响（2）对溶解度的影响）对溶解度的影响 若溶质分子与溶剂分子

53、之间能形成氢键，将有利于溶质分子的溶解。若溶质分子与溶剂分子之间能形成氢键，将有利于溶质分子的溶解。如：乙醇和乙醚，前者溶于水，而后者不溶。如：乙醇和乙醚，前者溶于水，而后者不溶。（3）对生物体的影响）对生物体的影响86第八十六页，共116页。温度温度()()分子量分子量氢键对熔点、沸点的影响氢键对熔点、沸点的影响沸点沸点熔点熔点87第八十七页，共116页。氢键氢键(qn jin)应用举例应用举例88第八十八页，共116页。89第八十九页，共116页。1. 离子离子(lz)极化的产生极化的产生+未极化未极化(j hu)6.3.4 离子离子(lz)的的极化极化 在外电场作用下，离子中正负电荷中心

54、发生相对位移，在外电场作用下，离子中正负电荷中心发生相对位移，产生诱导偶极的现象叫做产生诱导偶极的现象叫做离子的极化离子的极化+互相极化互相极化在电场中在电场中90第九十页，共116页。离子极化的结果离子极化的结果(ji gu)：偶极的产生使离子变形，正负离子：偶极的产生使离子变形，正负离子的电子云相互重叠，键的极性变小，离子键开始向共价键转的电子云相互重叠，键的极性变小，离子键开始向共价键转变。变。+键的极性减弱键的极性减弱91第九十一页，共116页。2. 离子离子(lz)的特征的特征 三个主要特征：电荷、半径、电子构型三个主要特征：电荷、半径、电子构型离子极化离子极化(j hu)的强弱由离

55、子的特征决的强弱由离子的特征决定定3. 离子的极化离子的极化(j hu)力和变形性力和变形性极化力极化力：某离子使其它离子产生变形的能力。：某离子使其它离子产生变形的能力。变形性变形性：某离子被其它离子极化而变形的难易程度：某离子被其它离子极化而变形的难易程度。92第九十二页，共116页。 离子离子(lz)的电荷：电荷越多，极化力越强。的电荷：电荷越多，极化力越强。 Al3+Mg2+Na+ 离子离子(lz)的半径：半径越小，极化力越强。的半径：半径越小，极化力越强。 Na+K+Rb+ 离子离子(lz)的电子构型：的电子构型：917、18、182电子构型的极化力强电子构型的极化力强 8电子构型的

56、极化力弱。电子构型的极化力弱。 Na+ Ag+ （1）离子）离子(lz)的极化的极化力力离子的极化力和离子的电荷、半径以及离子的极化力和离子的电荷、半径以及(yj)外层电子构型有关外层电子构型有关93第九十三页，共116页。离子的半径：离子的半径： 半径越大，变形半径越大，变形(bin xng)性越强。性越强。离子的电荷：离子的电荷： 正电荷越少或负电荷越多，变形正电荷越少或负电荷越多，变形(bin xng)性越强。性越强。 O2-F-Na+ Mg2+ Al3+ Si4+ F-Cl- Br- I- 离子的电子构型：离子的电子构型： 917、18、182电子构型的变形电子构型的变形(bin xn

57、g)性强；性强； 8电子构型的变形电子构型的变形(bin xng)性弱。性弱。（2）离子）离子(lz)的变形性的变形性一般：一般： 对于阳离子，主要对于阳离子，主要(zhyo)考虑极化力；考虑极化力； 对于阴离子，主要对于阴离子，主要(zhyo)考虑变形性。考虑变形性。94第九十四页，共116页。4. 离子离子(lz)极化对化学键型的影响极化对化学键型的影响键的极性减弱键的极性减弱离子键离子键 共价键共价键 离子极化程度离子极化程度(chngd)愈大，共价键成分愈多，离子键就逐愈大，共价键成分愈多，离子键就逐渐向共价键过渡渐向共价键过渡95第九十五页，共116页。5. 离子离子(lz)极化对化

58、合物性质的影响极化对化合物性质的影响（1）晶型的转变）晶型的转变(zhunbin) 银的卤化物：银的卤化物：AgF、AgCl、AgBr、AgI Ag+离子具有离子具有18电子层结构，极化力和变形性都很大，负离子电子层结构，极化力和变形性都很大，负离子从从F-到到I-，离子半径依次增大，离子半径依次增大(zn d)，变形性依次增大，变形性依次增大(zn d)，极化作用依次增大极化作用依次增大(zn d)，化学键由离子键逐渐向共价键转变。，化学键由离子键逐渐向共价键转变。AgF、 AgCl、 AgBr、 AgI典型典型离子晶体离子晶体过过 渡渡 晶晶 体体共价型共价型晶体晶体96第九十六页，共11

59、6页。同一周期元素同一周期元素(yun s)氯化物的熔点从左到右依次降低：氯化物的熔点从左到右依次降低：NaCl MgCl2 AlCl3 SiCl4 从从Na+Si4+，离子半径依次减小，电荷数依次增多，极，离子半径依次减小，电荷数依次增多，极化力依次增强，化学键由离子键逐渐向共价键过渡。化力依次增强，化学键由离子键逐渐向共价键过渡。 （2）化合物的溶解度）化合物的溶解度AgF、AgCl、AgBr、AgI在水中的溶解度依次在水中的溶解度依次(yc)减减小小（3）晶体）晶体(jngt)的熔点的熔点键型的过渡引起晶体在水中溶解度的改变键型的过渡引起晶体在水中溶解度的改变键型的改变使晶体的熔点发生变

60、化键型的改变使晶体的熔点发生变化熔点：熔点：NaCl （801） AgCl(455)97第九十七页，共116页。(4) 化合物的颜色化合物的颜色(yns)离子离子(lz)极化也导致离子极化也导致离子(lz)晶体颜色晶体颜色加深加深AgI（黄）（黄）又：又：Pb2+ 、Hg2+ 、I PbI2（金黄色金黄色）HgI2 （橙红色橙红色）AgCl（白）（白）AgBr（淡黄）（淡黄）98第九十八页，共116页。固体固体(gt)晶体晶体(jngt)非晶体（无定型非晶体（无定型(dng xng)体）体）晶体：晶体：由原子、离子、分子等基本微粒在空间按一定规则由原子、离子、分子等基本微粒在空间按一定规则 周