物质结构-分子结构（医用化学课件）

医用化学分子间作用力雪花是如何形成的？分子的极性分子间作用力一二

根据共价分子中正、负电荷重心是否重合，将分子分为极性分子和非极性分子。

正、负电荷重心不重合的分子称为极性分子；

正、负电荷重心重合的分子称为非极性分子。一、分子的极性分子的极性键的极性举例非极性分子非极性共价键O2、H2、N2极性分子极性共价键HCl、HF对双原子分子，分子的极性与共价键的极性是一致的。对多原子分子，分子的极性不仅与键的极性有关，还与分子的空间构型、分子的对称性有关。分子的极性分子的对称性举例非极性分子对称，μ=0CH4、BF3、BeCl2极性分子不对称，μ≠0H2O、NH3如何判断分子的极性？多原子分子的极性不但取决于键的极性，而且取决于分子的几何形状。OOONHHHOCOCClClClCl+–H2ONH3

CO2CCl4+–(μ=6.17×10-30C·m)(μ=4.90×10-30C·m)(μ=0)(μ=0)

角型

三角锥型

直线型正四面体型

1873年荷兰物理学家范德华首先提出了分子间存在着作用力，故分子间作用力也称为范德华力。

分子间作用力根据产生的原因和特点，分为取向力、诱导力和色散力。二、分子间的作用力范德华（vanderWaals，1837－1923），荷兰物理学家

约翰内斯·迪德里克·范·德·瓦耳斯，通译范德华（JohannesDiderikvanderWaals，荷兰物理学家，曾任阿姆斯特丹大学教授。因对气体和液体的状态方程所作的工作，获得1910年诺贝尔物理学奖。分子间作用力因他首先提出，故称为为范德华力。化学家小传（一）取向力

极性分子相互接近时，两极因电性的同性相斥、异性相吸，使分子发生相对转动，称之为取向。这种由极性分子的固有（永久）偶极而产生的相互作用力，称为取向力。

极性分子永久偶极产生的电场使非极性分子的电子云变形，而产生诱导偶极，这种在极性分子的永久偶极与非极性分子的诱导偶极之间产生的静电作用称为诱导力。（二）诱导力极性分子和极性分子之间也存在诱导力。极性分子固有的偶极叫永久偶极。非极性分子在极性分子诱导下产生的偶极叫诱导偶极。由不断运动的电子和不停振动的原子核在某一瞬间的相对位移造成分子正、负电荷重心分离引起的偶极叫瞬间偶极。

永久偶极、诱导偶极、瞬间偶极非极性分子可由瞬间偶极而产生相互之间的色散力。（三）色散力

分子之间由于瞬间偶极而产生的相互作用力称为色散力。色散力存在于所有分子之间，并且是一种主要的作用力。结论：结构相似的同系列物质，相对分子量越大，分子间作用力越强。性质F2Cl2Br2I2状态气体气体液体固体熔点低高沸点较低高颜色浅黄绿色黄绿色红棕色紫黑色范德华力小大为何卤素单质随着分子量增大，常温下，颜色越来越深？为何卤素单质，常温下，氟、氯是气体，溴是液体，碘是固体？结论：非极性分子之间，只有色散力。极性分子与非极性分子之间，既有诱导力也有色散力。极性分子与极性分子之间，存在着取向力、诱导力和色散力。医用化学分子结构医用化学2.共价键——价键理论自然界最常见的小分子有哪一些？H2、O2、N2、H2O、CO2、NH3、CH4。它们是通过什么作用构成的呢？

路易斯学说吉尔伯特·牛顿·路易斯（GilbertNewtonLewis，1875－1946）美国物理化学家H×.H+H×.H→.+→O××××××..O...O.O××××××.....通过共用电子对形成的化学键称为共价键。用电子式表示H2的形成H−H电子式结构式用电子式表示O2的形成O=O电子式结构式共价分子

1916年路易斯提出了原子之间共有电子对成键的概念（八隅律）

路易斯学说为什么皆带负电荷的两个电子不相斥，反而互相配对呢？ClClNNCl—ClN≡N用电子式表示Cl2的形成用电子式表示N2的形成渗透现象一二三四共价键——价键理论（电子配对理论:VB法）配位键共价键的形成价键理论共价键的特点共价键的类型五

一、共价键的形成

两氢原子靠近，由自旋方向相反的单电子配对，原子轨道重叠，核间电子云密度增大，系统能量降低，形成稳定共价键。用电子式表示H2的形成如下：原子间通过原子轨道重叠所形成的化学键，称为共价键。共价键的本质是电性的，是两核间的电子云密集区对两核的吸引力。以H2分子形成为例↑↓↑↑RoD能量0核间距稳定态排斥态稳定态HH↑↑1927年海特勒和伦敦用量子力学处理由氢原子形成氢气分子的过程:

一、共价键的形成1.共价键的本质

当两个原子接近时，如两个电子是反方向自旋，在达平衡距离之前，原子是相互吸引的，体系能量随距离的缩能量随距离的缩短而不断降低，从而形成稳定的共价键。

氢分子的两种状态

核间距R能量0EaEs↑↑↑↓R0DHH+Ψ1Ψ2（Ⅰ）排斥态

（Ⅱ）基态二、价键理论（电子配对理论:VB法）有节面H2分子的整体电子云图↑↑↑↑电子云密度增大二、价键理论原子轨道发生有效重叠，电子在两核间出现机会较多，即电子云密度增大，此电子云加强了电子云对两核的吸引力---电荷桥。2.稳定共价键的形成条件1）电子配对原则:自旋方向相反的单电子相互接近时，才可形成稳定的共价键。2）最大重叠原则:成键电子的原子轨道重叠越多，两核之间电子的几率密度越大，形成的共价键越牢固。

二、价键理论1.饱和性

基态原子的未成对电子数是一定的，因此它能形成的共价键数也是一定的。例如：N:1S22S22P33p1s2s

2Px

2Py

2PzN:3个单电子NH3分子的成键过程三、共价键的特点请解释水的分子式为什么是H2O？2.方向性s轨道与p轨道的三种重叠示意图ss本质原因是：原子轨道具有方向性s

除了s原子轨道外，其余的p、d、f原子轨道在空间都有一定的取向，而形成共价键要尽量达到原子轨道的最大的重叠，因此，这些轨道只有沿着一定的方向才能发生最大程度的重叠。三、共价键的特点ZXZXZX问题：下列原子轨道以何种方式重叠可形成稳定的共价键？abc练习：HCl分子的形成，以下列何种的方式重叠为有效成键？四、共价键的类型按电子对来源：正常共价键配位共价键

按成键重叠数目：单键双键三键按成键重叠方式：σ键π键按键的极性：极性共价键非极性共价键

1.

备用文件flash/%E9%9F%B3%E9%A2%91%E8%A7%A3%E8%AF%B4/%CF%83%E9%94%AE%E7%9A%84%E5%BD%A2%E6%88%90.WAV特点：成键方式以“沿键走，头碰头”方式发生轨道重叠，重叠程度大，比较稳定，不易断裂，化学活性弱。沿着对称轴呈圆柱形对称分布，可以任意旋转四、共价键的类型原子轨道沿着键轴方向以“头碰头”方式发生重叠。能形成σ键的原子轨道有：s~s、s~px、px~px。

σ键的形成1.

备用文件flash/%E9%9F%B3%E9%A2%91%E8%A7%A3%E8%AF%B4/%CF%83%E9%94%AE%E7%9A%84%E5%BD%A2%E6%88%90.WAV四、共价键的类型沿着对称轴呈圆柱形对称分布，可以任意旋转特点：成键方式以“肩并肩”方式发生轨道重叠，重叠程度小，不能旋转，不太稳定，故化学反应中易发生断裂。2.π键原子轨道在键轴平面上下方以“肩并肩”方式（平行）发生重叠。能形成π共价键的原子轨道有：py~py、pz~pz四、共价键的类型键型σ键π键成键方向沿着键轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”电子云形状轴对称镜像对称（平面对称）键牢固程度强度大，不易断裂，稳定、不活泼强度小，易断裂，不稳定、活泼成键判断规律可以单独存在，共价单价是σ键与σ键共存，共价双键一个σ键，另一个是π键；共价叁键一个σ键，另两个是π键；σ键与π键的对比

例如，N2分子的形成，两个N原子以一个σ键和两个π键结合，形成共价叁键，N2分子的结构可表示为N≡N。结论：原子轨道重叠形成共价键时，首先以“头碰头”最大程度重叠产生σ键，其次以“肩并肩”侧面重叠形成π键。σ键可以单独存在，而π键不能单独存在，只能与σ键共存于双键或叁键中。稳定性是：σ键﹥π键五、配位键

共价键形成时，共用电子对仅由一个原子单独提供，这样形成的共价键称为配位共价键，简称配位键。例如NH4+，配位键的形成条件：提供共用电子对的原子价电子层有孤对电子；接受共用电子对的原子价电子层有空轨道。配位键用“→”表示，从孤对电子的提供者指向接受者。形成条件：成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道。价键理论简明地描述了共价键的成键本质与特点:自旋方向相反的单电子配对,原子轨道发生空间上的最大可能的有效重叠。这样形成的共价键具有方向性与饱和性的特点。

根据原子轨道重叠的方式的不同分为：σ键、π键。σ键成键方式是“沿键走，头碰头”的方式发生轨道重叠，轨道的重叠成分较多,因此σ键比较稳定；π键成键方式是“肩并肩”的方式发生轨道重叠，所以π键不太稳定,发生化学反应时，优先断裂的是π键。小结运用价键理论来说明N2的成键情况。N:1S22S22Px12Py12Pz1

N:1S22S22Px12Py12Pz1

NN↑↑↑↓↓↓随堂练习：σ键π键π键医用化学分子结构医用化学2.共价键——杂化轨道理论C:1S22S22Px1

2Py1

2Pz0

有四个完全等价的共价单键，空间构型为正四面体，键角为109°28′。为什么甲烷(CH4)能形成四个等同的共价键？且空间构型为正四面体？

按照价键理论：碳原子最外层只有两个单电子，只能和两个H形成共价键(CH2)，并且键角为90度。但事实上甲烷分子的结构为：莱纳斯·卡尔·鲍林（1901－1994）美国著名化学家

莱纳斯·卡尔·鲍林（LinusCarlPauling，1901年2月28日－1994年8月19日），美国著名化学家，量子化学和结构生物学的先驱者之一。1954年因在化学键方面的工作取得诺贝尔化学奖，1962年因反对核弹在地面测试的行动获得诺贝尔和平奖，成为获得不同诺贝尔奖项的两人之一。化学家小传杂化轨道理论要点杂化轨道理论类型渗透现象一二共价键——杂化轨道理论

一、杂化轨道理论基本要点1.原子在形成分子时，中心原子中能量相近的原子轨道在形成化学键过程中，相互混合，重新组成为新轨道，此过程叫轨道的杂化，新轨道叫杂化轨道。2.杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的总数3.杂化轨道在空间的伸展方向是尽可能取最大夹角，一般取对称形，这样排斥力最小，形成的分子体才系稳定。杂化轨道的数目23456

理想模型空间的最佳排布直线型正三角型正四面体三角双锥正八面体4.杂化轨道外形与原子轨道不同，它一端肥大，其成键能力比原子轨道成键能力强，形成的分子也就更稳定。

一、杂化轨道理论基本要点能量相近的原子轨道杂化2.具有最佳空间取向1.数目相等3.利于成键的形状杂化轨道结果，当然是更有利于成键啰！●轨道成分变了●轨道的能量变了●轨道的形状变了

一、杂化轨道理论基本要点解释Interpretation

2Px2Py2Pz2Px2Py2Pz

sp3杂化轨道

2P

2S

1S

碳原子轨道的sp3等性杂化过程基态激发态杂化态杂化例如：为什么甲烷（CH4）能形成四个等同的共价键？且空间构型为正四面体？1.

sp3杂化2p2s2s2psp3四个sp3杂化轨道激发杂化CH4中共价键形成基态碳原子的结构杂化轨道二、杂化轨道理论类型

sp杂化

sp2杂化

sp3杂化

参与杂化的原子轨道的类型和数目不同，就形成不同类型的杂化轨道。常见的杂化轨道类型有：二、杂化轨道理论类型

BeH2的杂化轨道Be原子轨道的sp等性杂化过程杂化

2Px2Py2Pz

2Px2Py2Pz

sp杂化轨道

2P

2S

1S

二、杂化轨道理论类型2.sp杂化Be:1S22S2

2Px02Py02Pz0

2s2p2s2psp2p两个

sp

杂化轨道激发杂化H－Be－H基态铍原子的结构

BeH2中共价键的形成杂化轨道二、杂化轨道理论类型2.sp杂化直线型

BF3的杂化轨道B原子轨道的sp2等性杂化过程杂化

2Px2Py2Pz2Px2Py2Pz

sp2杂化轨道

2P

2S

1S

二、杂化轨道理论类型3.sp2杂化B:1S22S22Px1

2Py02Pz0

2s2p轨道2s2p2s2psp2三个sp2杂化轨道激发杂化

BF3中共价键的形成基态硼原子的结构杂化轨道

●sp2杂化3.sp2杂化2p平面正三角型

NH3的杂化轨道sp3杂化HybridorbitalNH3中N原子采取sp3不等性杂化Hybridorbital二、杂化轨道理论类型4.sp3不等性杂化N:1S22S22Px1

2Py12Pz1

三角锥型NH3中N原子采取sp3不等性杂化sp3杂化基态氮原子的结构NH3中共价键形成杂化轨道三角锥型二、杂化轨道理论类型4.sp3不等性杂化H2O中O原子采取sp3不等性杂化sp3杂化

ValencebondpicturesofH2Osp3Hybridorbital'30104HOHo=Ð

H2O的杂化轨道二、杂化轨道理论类型4.sp3不等性杂化2s2pH2O中O原子采取sp3不等性杂化sp3杂化sp3H2O中共价键形成杂化轨道基态氧原子的结构2s2p二、杂化轨道理论类型4.sp3不等性杂化类型轨道数目空间构型实例sp2直线型HgCl2BeCl2sp23平面三角BF3sp34四面体CCl4、H2O、NH3dsp24平面正方形[NiCN4]2-sp3d（dsp3）5三角双锥PCl5sp3d2（d2sp3）6正八面体SF6杂化轨道的类型共用电子对数结构杂化轨道理想夹角直线型sp2平面三角形sp23正四面体sp34三角双锥dsp35正八面体d2sp36杂化轨道小结随堂练习：1.运用杂化轨道理论来合理解释乙烯分子的成键情况与分子构型。

提示：中心原子C均采用sp2杂化，每个C原子的两个sp2杂化轨道与配原子H形成两个σ键，剩下的另一个sp2杂化轨道彼此形成一个σ键，未参与杂化的原子轨道再肩并肩地形成一个π键。分子构型：六个成键原子在一个平面上，键角为120°。乙炔2.请应用现代价键理论合理地解释乙炔的成键情况,有几个σ键?几个π键?

HC≡CH随堂练习：杂化轨道理论是价键理论的一部分,是对价键理论的发展补充。它能成功地解释价键理论不能解释的分子构型、稳定性问题。杂化并非是一实际过程,而是基于数学理想建模思想，在量子力学的基础上设想出来的理论。杂化不仅提高了轨道的成键能力,而且杂化轨道在空间的分布更合适,降低了成键电子间的排斥作用,有利于体系能量下降,这就是为什么我们要设想原子轨道在成键时杂化的原因。小结医用化学离子键为什么同种元素构成的物质，性质会出现这么大的差异？银灰色固体气体晶体极强极弱极弱，熔融导电Cl2(g)NaCl(s)Na(s)+

黄绿色无色颜色状态导电性PaulingL在《TheNatureofTheChemicalBond》中提出了用得最广泛的化学键定义：如果两个原子（或原子团）之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单地说，化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力。不同的外在性质反映了不同的内部结构各自内部的结合力不同莱纳斯·卡尔·鲍林（1901－1994）美国著名化学家物理性质

共价键离子键金属键化学键分子间作用力分子结构金属晶体原子晶体离子晶体分子晶体状态、熔点、沸点、密度、颜色、气味溶解度、毒性分子的空间构型范德华力氢键化学性质酸碱性溶解性氧化性与还原性配合稳定性离子键的形成离子键的特征离子化合物渗透现象一二三离子晶体四离子键科塞尔(Kossel)离子键：原子间发生电子转移,形成阴、阳离子，并通过静电作用形成的化学键。NaCl[]+[]-Na[]+离子键Cl[]-Na:1s22s22p63s1Cl:1s22s22p63s23p5以NaCl为例离子键的形成与特点以NaCl为例Na－e——Na+

，Cl+e——Cl－相应的电子构型变化：Na：2s22p63s1—2s22p6，Cl：3s23p5—3s23p6形成Ne和Ar的稀有气体原子的结构，形成了稳定的离子。用电子式表示NaCl离子键的形成如下：离子键的形成与特点1.形成：电负性相差较大的原子间发生电子的转移，正、负离子通过静电作用而形成的化学键。2.条件：一般成键两原子的电负性的差值：ΔXP>1.7。3.特点：没有方向性，没有饱和性。离子键的本性是静电作用离子键的形成与特点问题：离子键的特点有哪些？●

本质是静电引力（库仑引力）●

没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定）●

键的极性与元素的电负性有关NaClCsCl

离子键形成的化合物称为离子化合物。通常以晶体形式存在，称为离子晶体，此类晶体熔点和沸点较高。离子晶体特点：

在常温下以固态存在；熔点和沸点较高；常温下蒸气压极低；晶体本身不导电，但在水溶液中或熔融状态时能够导电；易溶于水，但在有机溶剂中难溶。氯化钠晶体图NaCl离子晶体

（a）NaCl型晶体（b）立方ZnS型（c）CsCl型晶体离子晶体模型离子晶体●这么大的相变焓，说明它不是范德华力●电负性差值只有

x=0.97，说明不能形成离子键●晶体是体心立方晶体，排除了是共价键的可能Li(g)→Li(c),△H=-161.5kJ·mol-1拓展：金属键理论（Metallicbondtheory

）反映出金属锂的化学键：对于金属锂：金属原子和金属正离子沉浸在“电子海(electronsea)”中。医用化学氢键

根据范德华力对物质物理性质的影响，同族元素氢化物的熔点和沸点一般应该随物质相对分子量的增大而升高。分子间作用力强，则熔点、沸点等应比分子量小的高，但实验结果却发现，HF、H2O、NH3的沸点却反常地高。氧族的同系物H2OH2SH2SeH2Te沸点（K）373202232271熔点（K）273187212.8224引言

同样，HF在卤化氢系列中，NH3在氮族氢化物中也有类似反常现象。HF、NH3的沸点比同族氢化物的沸点高。

可见，在H2O、HF、NH3中，分子间除范德华力外，还有其他特殊作用力——?氢键氢键的形成氢键的特点氢键的类型一二三氢键对物质性质的影响四

当氢原子与电负性大而半径很小的N、O、F以共价键结合而成NH3、H2O、HF时，其共用电子对强烈地偏向N、O、F，即电子云密度基本上集中在N、O、F原子一边。

这时，氢原子已成为带正电的裸核，所以，氢原子有从别的原子中吸引电子的能力。HF----电子云HF-------电子云HF-------氢键HFHFHFHFHFHFHF分子间氢键1.氢键的形成

条件：氢原子直接与电负性大、半径小的X原子形成共价键X-H；另一分子中，有一个电负性大、半径小，含有孤对电子的Y原子靠近X-H，产生吸引作用形成氢键。

氢键的表示：X—H···YX，Y=F、O、N（虚线所示为氢键）H2O分子间氢键HHHHOOOHH1.氢键的形成

H很小，X、Y又比较大，H与X、Y接触后，第三个电负性大的原子就很难再接近H，这是具有饱和性的原因。a.饱和性：HXYZb.方向性：

为了减少X、Y之间斥力，需键角尽可能接近180°，这是具有方向性的根据。RepresentofhydrogenbondHXYRrdθ

氢键的键能一般在42kJ·mol-1

下，比化学键弱得多，但比分子间作用力强。2.氢键的特点分子间氢键:一个分子的X—H与另一分子的Y原子间相互吸引所形成的氢键分子内氢键:一个分子的X—H与内部的Y原子间相互吸引所形成的氢键。NOOHONOOHO硝酸分子邻硝基苯酚HFHFHFHFHFHF3.氢键的类型

对物质的熔点和沸点的影响：

化合物分子内形成氢键，一般沸点和熔点低。

对物质溶解度的影响：

溶质和溶剂间形成氢键，可使溶解度S增大；

若溶质分子内形成氢键，则在极性溶剂中溶解度S小，而在非极性溶剂中溶解度S增大。4.氢键对物质性质的影响物理性质

熔点、沸点、比热、粘度极性溶解度S分子间氢键增大增大溶质、溶剂间形成氢键，则S增大分子内氢键减小减小在极性溶剂中溶解度S降低，在非极性溶剂中溶解度增大。A、

B、

C、NO2OHNO2OHNO2OH问题：哪个在水中溶解度最大？哪个在苯中溶解度最大？4.氢键对物质性质的影响氢键氢键氢键氢键蛋白质空间结构中的氢键DNA结构中的氢键氢键

水分子彼此间通过氢键形成笼，将外来中性分子或离子(Cl2,CH4,Ar,Xe等)包于笼内的水合物(分子晶体)。可燃冰：8CH4·46H2O一个非常令人感兴趣的问题！医用化学分子间作用力与氢键你知道美丽的雪花，千姿百态的晶型是如何形成的吗？分子的极性分子间作用力渗透现象一二分子间作用力根据共价分子中正、负电荷重心是否重合，将分子分为极性分子和非极性分子。正、负电荷重心不重合的分子称为极性分子（a）；正、负电荷重心重合的分子称为非极性分子（b）。一、分子的极性分子的极性键的极性举例非极性分子非极性共价键O2、H2、N2极性分子极性共价键HCl、HF对双原子分子，分子的极性与共价键的极性是一致的。对多原子分子，分子的极性不仅与键的极性有关，还与分子的空间构型、分子的对称性有关。分子的极性分子的对称性举例非极性分子对称，μ=0CH4、BF3、BeCl2极性分子不对称，μ≠0H2O、NH3如何判断分子的极性？一、分子的极性多原子分子的极性不但取决于键的极性，而且取决于分子的几何形状，即空间构型。OHHNHHHOCOCHHHH+–H2ONH3

CO2CH4+–(μ=6.17×10-30C·m)(μ=4.90×10-30C·m)(μ=0)(μ=0)一、分子的极性

角型

三角锥型

直线型正四面体型V偶极矩(m)：分子中正、负电荷重心间的距离d（m，米）与偶极电量q（C,库伦）的乘积，方向从正到负。偶极矩越大，表示分子的极性越强。m=q∙d分子H2

N2CO2CS2H2SSO2μ/10–30C•m00003.665.33分子H2OHClHBrHICOHCNμ/10–30C•m6.163.432.631.270.406.99分子极性的大小可以用偶极矩度量!一、分子的极性例如：

1873年，范德华首先提出分子间存在着作用力，也称为范德华力

因对气体和液体的状态方程所作的贡献，获得1910年诺贝尔物理学奖。二、分子间的作用力分子间作用力根据产生的原因和特点，分为取向力、诱导力和色散力。范德华（vanderWaals，1837－1923），荷兰物理学家（一）取向力

极性分子相互接近时，两极因电性的同性相斥、异性相吸，使分子发生相对转动，称之为取向。二、分子间的作用力这种由极性分子的固有（永久）偶极而产生的相互作用力，称为取向力。这种在极性分子的永久偶极与非极性分子的诱导偶极之间产生的静电作用称为诱导力。（二）诱导力极性分子和极性分子之间也存在诱导力。二、分子间的作用力极性分子永久偶极产生的电场使非极性分子的电子云变形，而产生诱导偶极。非极性分子可由瞬间偶极而产生相互之间的色散力。（三）色散力

分子之间由于瞬间偶极而产生的相互作用力称为色散力。色散力存在于所有分子之间，并且是一种主要的作用力。二、分子间的作用力由于电子运动和原子核震动而使电子云分布发生瞬间变化，产生瞬间偶极。结论：结构相似的同系列物质，相对分子量越大，分子间作用力越强。新问题，在常温下，H2O→H2S→H2Se→H2Te分子，随着分子量的增大，其熔点、沸点如何变化？性质F2Cl2Br2I2状态气体气体液体固体熔点低高沸点较低高颜色浅黄绿色黄绿色红棕色紫黑色范德华力小大问题：为何常温下，卤素单质，氟、氯是气体，溴是液体，碘是固体？颜色越来越深？非极性分子极性分子非极性分子色散力色散力、诱导力极性分子色散力、诱导力色散力、诱导力、取向力分子间作用力小结

范德华力本质是静电引力，比化学键小1～2个数量级；不具有方向性和饱和性；以色散力为主。为什么HF、H2O、NH3的沸点比同族氢化物的沸点高？氢键

同族元素氢化物的熔点和沸点一般应随着物质相对分子量的增大而升高。氢键的形成氢键的类型和特点氢键对物质性质的影响渗透现象一二三氢键

当H原子与电负性大而半径很小X原子（F、O、N）以共价键结合而成NH3、H2O、HF时，其共用电子对强烈地偏向X原子，使H几乎成为带正电的裸核，可以吸引另一个电负性大且含有孤对电子对的Y原子（F、O、N），产生静电作用力，即氢键，X-H•••Y。HF----电子云HF-------电子云HF-------氢键HFHFHFHFHFHFHF分子间氢键一、氢键的形成

条件：H原子直接与电负性大、半径小的X原子形成共价键X-H；另一分子中有一个电负性大、半径小，含有孤对电子的Y原子靠近X-H，产生吸引作用形成氢键。

氢键的表示：X—H···YX，Y=F、O、N（虚线为氢键）H2O分子间氢键HHHHOOOHH一、氢键的形成二、氢键的类型和特点

1.分子间氢键:一个分子的X—H与另一分子的Y原子间相互吸引所形成的氢键。

2.分子内氢键:一个分子的X—H与内部的Y原子间相互吸引所形成的氢键。NOOHONOOHO硝酸分子邻硝基苯酚HFHFHFHFHFHF（一）类型缔合分子二、氢键的类型和特点

H很小，X、Y又比较大，H与X、Y接触后，第三个电负性大的原子就很难再接近H，这是具有饱和性的原因。1.饱和性：HXYZ2.方向性：

为了减少X、Y之间斥力，需键角尽可能接近180°，这是具有方向性的根据。RepresentofhydrogenbondHXYRrdθ（二）特点键能小于42kJ·mol-1

，化学键：氢键：范德华力≈100:10:1。物理性质

熔点、沸点、比热、粘度极性溶解度S分子间氢键增大增大溶质、溶剂间形成氢键，则S增大分子内氢键减小减小在极性溶剂中溶解度S降低，在非极性溶剂中溶解度增大。例如：氨在水中的溶解度很大，是氨分子与水分子可以形成分子间氢键的缘故。三、氢键对物质性质的影响氢键氢键氢键氢键蛋白质空间结构中的氢键知识拓展DNA结构中的氢键氢键两条肽链间以大量的氢键连接形成双螺旋状的立体构型知识拓展

水分子彼此间通过氢键形成笼，将外来中性分子或离子(Cl2，CH4，Ar，Xe等)包于笼内的水合物(分子晶体)。可燃冰：8CH4·46H2O一个非常令人感兴趣的问题！知识拓展中科院首次“拍到”氢键“照片中国科学家在国际上首次“拍到”氢键的“照片”，实现了氢键的实空间成像，该成果被《科学》杂志被评价为“一项开拓性的发现，真正令人惊叹的实验测量”、“是一项杰出而令人激动的工作，具有深远的意义和价值”。知识拓展医用化学分子结构与价键理论下列物质分别属于什么？性质为何会出现这么大的差异？银灰色

固体气体晶体

极强极弱极弱，熔融导电Cl2(g)NaCl(s)Na(s)+

黄绿色无色颜色状态导电性不同外在性质反映了不同的内部结构各自内部的结合力不同分子结构化学键分子空间构型分子间作用力

将分子（或晶体）内部相邻原子之间的强烈的相互作用力，称为化学键。化学键包括离子键、共价键、金属键。离子键的形成离子键的特征渗透现象一二三离子晶体四离子键一、离子键的形成

1916年，德国化学家科塞尔提出了离子键理论。该理论认为，在一定条件下，当电负性较小的活泼金属原子遇到电负性较大的活泼非金属原子时，它们都有达到稳定的稀有气体结构的倾向。科塞尔(Kossel)例如：NaCl的形成，其相应的电子构型变化为：Cl+e-→Cl－形成了与Ne和Ar等稀有气体原子相同的稳定结构，形成稳定的离子。一、离子键的形成Na－e-→Na+

Na：2s22p63s1Cl：3s23p5Na+：2s22p6Cl-：3s23p6离子键：阴、阳离子之间通过静电作用所形成的化学键。一、离子键的形成离子键：阴、阳离子之间通过静电作用所形成的化学键。NaCl[]+[]-Na[]+离子键Cl[]-Na:1s22s22p63s1Cl:1s22s22p63s23p5Na+:1s22s22p6Cl-:1s22s22p63s23p6用电子式表示NaCl离子键的形成如下：●

本质是静电引力（库仑引力）；●

没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定）；●

键的极性与元素的电负性有关。NaClCsCl二、离子键的特征离子键的本性是静电作用二、离子键的特征

形成条件：形成离子键的必要条件是相互化合的元素原子间电负性相差足够大，一般成键两原子的电负性的差值：ΔXP>1.7，它们之间主要形成离子键。三、离子晶体

离子键形成的化合物称为离子化合物。通常以晶体形式存在，称为离子晶体。

离子晶体特点：在常温下以固态存在；熔点和沸点较高；常温下蒸气压极低；晶体本身不导电，但在水溶液中或熔融状态时能够导电；易溶于水，难溶于有机溶剂。氯化钠晶体图NaCl

（a）NaCl型晶体（b）立方ZnS型（c）CsCl型晶体离子晶体模型二、离子晶体问题：自然界最常见的小分子有哪些？其通过什么作用构成？H2、O2、N2、H2O、CO2、NH3、CH4。由共价键构成。

路易斯学说吉尔伯特·牛顿·路易斯（GilbertNewtonLewis，1875－1946）美国物理化学家H×.H+H×.H→.+→O××××××..O...O.O××××××.....通过共用电子对形成的化学键称为共价键。用电子式表示H2的形成H−H电子式结构式用电子式表示O2的形成O=O电子式结构式共价分子

1916年路易斯提出了原子间共有电子对成键的概念（八隅律）为什么皆带负电荷的两个电子不相斥，反而互相配对呢？ClClNNCl—ClN≡N用电子式表示Cl2的形成用电子式表示N2的形成

路易斯学说渗透现象一二三四共价键——价键理论（电子配对理论:VB法）共价键的定义价键理论基本要点共价键的特点共价键的类型↑↓↑↑Ro=74pmD能量0核间距稳定态排斥态稳定态HH↑↑1927年，海特勒和伦敦用量子力学处理由H形成H2的过程:

一、共价键的定义1.氢气分子的形成

一、共价键的定义

两原子靠近，由自旋方向相反的单电子配对，原子轨道重叠，核间电子云密度增大，系统能量降低，形成稳定共价键。原子间通过原子轨道重叠所形成的化学键称为共价键。共价键的本质是电性的，是两核间的电子云密集区对两核的吸引力。2.共价键的定义价键理论又称电子配对法，其基本要点如下：1.电子配对原则：具有自旋方向相反的单电子相互接近时，原子轨道重叠，核间电子云密度增大，才可形成稳定的共价键。一个原子有几个未成对电子，就能与几个自旋相反的单电子配对成键。2.最大重叠原则：形成共价键的原子轨道重叠越多，两核之间电子的密度越大，形成的共价键越牢固。故原子轨道尽可能采取最大重叠的方向形成共价键。二、价键理论的基本要点1.饱和性基态原子的未成对电子数是一定的，因此它能形成的共价键数也是一定的。三、共价键的特点请解释氟化氢、水、氨气的分子式为何是HF、H2O、NH3？例如：F:1S22S22P51s2s

2Px

2Py

2Pz3个单电子O:1S22S22P4N:1S22S22P31s2s

2Px

2Py

2Pz1s2s

2Px

2Py

2Pz2个单电子1个单电子2.方向性s轨道与p轨道的三种重叠示意图ss本质原因是：原子轨道具有方向性s

除了s原子轨道外，其余的p、d、f原子轨道在空间都有一定的取向，而形成共价键要尽量达到原子轨道的最大的重叠，因此，这些轨道只有沿着一定的方向才能发生最大程度的重叠。三、共价键的特点四、共价键的类型按电子对来源：正常共价键配位共价键按成键重叠数目：单键双键三键按成键重叠方式：σ键π键按键的极性：极性共价键非极性共价键四、共价键的类型1.σ键：原子轨道沿着键轴方向以“头碰头”方式发生重叠。特点：沿着对称轴呈圆柱形对称分布，可以任意旋转，重叠程度大，比较稳定，不易断裂，化学活性弱。能形成σ共价键的原子轨道是：s~s、s~px、px~px。（一）σ键与π键2.π键：原子轨道在键轴平面上下方以“肩并肩”方式发生平行重叠而形成的共价键。特点：重叠程度小，不能旋转，不稳定，反应中易发生断裂。能形成π键的原子轨道有：py~py、pz~pz四、共价键的类型（一）σ键与π键键型σ键π键成键方式沿着键轴方向“头碰头”键轴平面上下方，平行或“肩并肩”电子云形状轴对称镜像对称（平面对称）键牢固程度强度大，不易断裂，稳定、不活泼强度小，易断裂，不稳定、活泼、活泼成键判断规律可以单独存在，共价单价是σ键只能与σ键共存，共价双键一个σ键，另一个是π键；共价叁键一个σ键，另两个是π键；σ键与π键的对比四、共价键的类型（一）σ键与π键请运用价键理论来解释N2的成键情况。N:1S22S22Px12Py12Pz1

N:1S22S22Px12Py12Pz1

NN↑↑↑↓↓↓σ键π键π键氮原子的电子层结构为：N2分子中，两个N原子以一个σ键和两个π键结合，形成共价叁键，其结构可表示为N≡N。（二）配位键共价键形成时，共用电子对仅由一个原子单独提供，这样形成的共价键称为配位共价键，简称配位键。配位键的形成条件：提供共用电子对的原子价电子层有孤对电子；接受共用电子对的原子价电子层有空轨道。配位键用“→”表示，从孤对电子的提供者指向接受者。四、共价键的类型例如NH4+

共价键价键理论形成特征饱和性方向性类型σ键和π键配位键单键、双键、三键非极性与极性键共价键小结

按照价键理论：O原子最外层的两个单电子分别位于相互垂直的两个p轨道上，与H原子核外电子原子轨道重叠最大方向是沿着轴的方向，键角应该为90度；但事实上H2O的分子结构为角型，键角为104°45′。

同理：C原子最外层只有两个单电子，只能和两个H形成共价键(CH2)，且键角为90度；但事实上CH4的分子结构为：有四个完全等价的共价单键，空间构型为正四面体，键角为109°28′。这是为什么呢？C:1S22S22Px12Py12Pz0

O:1S22S22Px22Py12Pz1

鲍林，19010228－19940819），美国著名化学家，量子化学和结构生物学的先驱者之一。1954年因在化学键方面的工作取得诺贝尔化学奖，1962年因反对核弹在地面测试的行动获得诺贝尔和平奖，成为获得不同诺贝尔奖项的两人之一。莱纳斯·卡尔·鲍林LinusCarlPauling（1901－1994）化学家小传杂化轨道理论要点杂化轨道理论类型渗透现象一二共价键——杂化轨道理论

一、杂化轨道理论基本要点1.原子在形成分子时，中心原子中能量相近的原子轨道在形成化学键过程中，相互混合，重新组成为新轨道，此过程叫轨道的杂化，新轨道叫杂化轨道。2.杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的总数。3.杂化轨道的形状发生改变，一端突出肥大，在空间的伸展方向尽可能取最大夹角，彼此排斥力最小；在形成共价键时，重叠程度增大，成键能力增强，共价键更稳定。具有最佳空间取向利于成键

一、杂化轨道理论基本要点原子轨道杂化杂化轨道能量相近(同一能级组）杂化轨道的数目23456理想模型空间的最佳排布直线型正三角型正四面体三角双锥正八面体1.数目不变2.能量变了3.成分变了4.形状变了

sp杂化

sp2杂化

sp3杂化参与杂化的原子轨道的种类和数目不同，就形成不同类型的杂化轨道，杂化轨道的类型决定着分子的空间构型。常见的杂化轨道类型有：二、杂化轨道理论类型

BeH2的杂化轨道Be原子轨道的sp等性杂化过程杂化

2Px2Py2Pz2Px2Py2Pzsp杂化轨道

2P