基础化学课件：ch10共价键与分子间作用力

第十章

共价键与分子间作用力学习要求：1.共价键的本质、特征和类型——现代价键理论2.分子构型——分子中各个原子相连接的顺序和空间排布——杂化轨道理论

3.分子间作用力——分子之间弱的相互作用力

经典的共价键理论——

路易斯(G.N.Lewis)学说简介

共价键是由成键原子双方各自提供外层未成对电子，组成共用电子对所形成的。形成共价键之后，成键原子一般达到稀有气体原子的电子构型，(八隅体规则)

H•+•ClHClHClHCl

N+NNNN2NN经典的共价键理论的成败缺陷：1、不能解释两个均带负电的电子，为何不互斥却互相配对？2、不能说明共价键的方向性。3、也不能解释一些共价分子的中心原子最外层电子数少于8(BF3)或多于8(PCl5)仍稳定存在。成功之处：揭示了共价键与离子键的区别，解释了共价键的饱和性。第一节现代价键理论

ValenceBondTheory一、氢分子的形成和共价键的本质1S+1S

1S

-1S共价键的本质:原子轨道重叠，电子云密集区吸引两核不是所有H原子都能形成H2，前提：二、现代价键理论要点

2.(饱和性)这个单电子配对成键后，不能再和别的原子中未成对电子配对，即形成共价键的数目受原子中单电子数目所限。（电子）

1.(条件)有单电子（1个轨道只有1个未成对电子）、自旋方向相反例：H有1个电子，N外层有3个单电子，1个N能和3个H形成NH3例：O有几个单电子？有没有H3O分子？如写成H3O错在哪里？、饱和性、方向性（轨道重叠）3.(方向性)成键轨道要满足最大重叠，使核间电子云密度最大，体系能量最低，共价键最牢。（原子轨道最大重叠原理）轨道有一定的空间升展方向，所以只有在一定方向上才能成键。以x轴为键轴氯化氢分子的成键示意图

（三）共价键类型根据原子轨道重叠方式，共价键分为两种类型1.

键——两轨道沿键轴x（成键原子核连线）方同号头碰头重叠所形成的共价键叫键H2HClF2重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分布

键是以“肩并肩”方式重叠，沿键轴平面呈镜面反对称（平面上下形状相等符号相反）分布O2+2.

键——两轨道沿键轴方向以“肩并肩”在键轴两侧平行同号重叠所形成的共价键xN2分子中的σ键和π键示意图

σ键π键重叠轨道s-s、s-px、

px-px

py-py

、pz-pz分子实例H-H、H-Cl、Cl-ClN≡N重叠方式头碰头肩并肩对称性质沿键轴呈圆柱型对称

垂直于键轴镜面反对称

键能强度大、牢强度小于前者，活泼存在单独存在，构成骨架与σ键同时存在于共价双键和叁键中

配位共价键(coordinatecovalentbond)CO一个原子提供空轨道另一个原子提供电子对而形成的共价键H+←∶NH3

→

NH4+H3N

∶

Ag+∶NH3→[Ag(NH3)2]+注意：配位键形成与正常共价键不同，但一旦形成，两者就无差别了。（四）共价键参数——键能、键长、键角、键的极性键能：打破该键所需的能量。键能越高，键越牢固，含此键的化合物越稳定。（100~600kJ·mol-1）键长：分子中两个原子的核间距离，两个原子的键长越短，键越牢固

键角：分子中同一原子所形成的两个化学键间的夹角键长+键角=分子构型BeCl2、O=C=OBF3CH4PCl5SiF6键的极性正负电荷中心重合：非极性共价键(nonpolarcovalentbond)

电负性相同的原子间：H2、O2正负电荷中心不重合：极性共价键(polarcovalentbond)电负性不同的原子间：H2O中的H—O，NH3中的H—N++-

极性共价键的成因：由于成键原子的电负性不同，共用电子对偏向电负性大的原子一端，电子云在两核周围呈不对称分布。离子键—H-F>H-Cl>H-Br>H-I—极性共价键一般来说，成键原子间电负性相差越大，键的极性越强。第二节杂化轨道理论

HybridizationorbitalTheory

L.PaulingandJ.S.Slater在1931年提出的，是对价键法的补充和发展，解决分子空间构型问题CH4C1s22s22p22s22p2激发两个单电子四个键也不等同2p32s1杂化sp3-s成键一、杂化轨道理论要点

1.形成分子时，同一原子内能量相近的不同类型的n

个价原子轨道混合重组，重新分配能量和确定空间方向，产生n个新的原子轨道——杂化轨道(hybridorbital)，这一过程称为杂化(hybridization)

。2.杂化轨道形状不同于原纯原子轨道形状（肥大），杂化轨道成键能力更强（重叠多），故原子常先杂化后成键。

3.杂化轨道成键时，满足原子轨道最大重叠要满足空间取得最大键角杂化类型决定分子构型：

sp~直线，sp2~平面三角，sp3正四面体。

4.杂化又分为等性杂化和不等性杂化两种++180°直线型分子120°平面三角型109.5°正四面体杂化s+s+s+杂化杂化++++++px++px+

py++px++

pypz三种sp型杂化spsp2sp3（等性）sp3（不等性）参与杂化的原子轨道１个ｓ＋１个ｐ１个ｓ＋２个ｐ１个ｓ＋３个ｐ１个ｓ＋３个ｐ杂化轨道数2个sp3个sp24个sp34个sp3(含1或2对孤对电子)杂化轨道夹角θ180°120°109.5°90°＜θ＜109.5°分子构型直线平面三角正四面体三角锥，V形实例BeCl2、C2H2BF3、C2H4CH4、CCl4NH3，H2O

仅由s轨道和p轨道进行杂化可以形成三种杂化类型：

sp、sp2

、sp3sp杂化：BeCl2（C2H2,CO2,HgCl2）BeCl2

Be:[He]2s2激发实例2s2p杂化sp乙炔C2H2

C:[He]2s22p2激发2s2p杂化spsp2杂化：BF3

B:[He]2s22p1BF3（C2H4,AlCl3,CH2=CHCH=CH2）激发杂化sp2乙烯C2H4C:[He]2s22p2激发杂化

sp3杂化：CH4,NH3

,H2O,NH4+

CHHHH109.5º甲烷CH4C:[He]2s22p2

4个sp3杂化轨道NH3

N:[He]2S22P3含有孤对电子对的轨道参加杂化叫做不等性杂化三角锥形，键角107º激发杂化sp3H2O

O:[He]2s22p4H2O分子，V字形，键角104.5º杂化练习请指出下列化合物的中心原子可能采取的杂化类型及分子构型CCl4

和

CH3ClNH3

和

NH4+BF3

和

PCl3sp3杂化、正四面体sp3杂化、变形四面体sp3不等性杂化三角锥型sp3杂化、正四面体sp2杂化、平面三角型sp3不等性杂化、三角锥型第五节分子间的作用力

化学键是决定物质化学性质的主要因素。另外，气体在一定条件下可以凝聚成液体，甚至凝结成固体，这表明分子与分子之间还存在着某种相互吸引的作用力——分子间力1.种类——范德华力和氢键力2.作用——决定物质的沸点、熔点、汽化热、熔解热和表面张力的大小3.范德华力的强弱——只有化学键能的1/10~1/100的弱相互作用分子的极性：非极性分子：正、负电荷重心重合的分子极性分子：正、负电荷重心不重合的分子判断方法：双原子分子：极性仅与键的极性有关非极性共价键（

H2、O2、Cl2）——非极性分子极性共价键（

HCl、HF）——极性分子多原子分子：a.与键的极性有关全部非极性共价键组成的分子（P4）——非极性分子

b.空间构型空间构型具有某种对称因素，抵消键的极性只有化学键键能1/10~1/100的弱相互作用。1．取向力：极性分子间存在+-+-+-+-+-+-二、范德华力２．诱导力：极性分子、非极性分子与极性分子间存在±+-+-+-３．色散力：±±+-+-+-+-范德华力特点：1.静电引力：作用能为几个~几十个KJ·mol-12.作用范围小。3.不具有方向性、饱和性。4.色散力主要，诱导力最小。极性大的分子中取向力才显著。应用：卤素只存在色散力

F2

Cl2

Br2

I2分子量增大色散力增大熔、沸点增高卤化氢存在F色散、F诱导、F取向

HCl

HBr

HI分子量增大F诱导、F取向减小F色散增大熔、沸点增高HF不存在此规律。原因：氢