分子结构与性质：分子的几何构型

第三节分子的几何构型无机化学多媒体电子教案分子结构与性质分子的几何构型6-３-1价键理论的局限性6-3-1价键理论的局限性价键理论能较好地说明一些双原子分子价键的形成不能很好地说明多原子分子的价键形成和几何构型如CH4按价键理论C激发2s2s2p2p形成四个C－H键不完全相同,与实际不符。

实际测定→′正四面体形6-3-2杂化轨道理论6-3-2杂化轨道理论

为解决价键理论的局限性，鲍林在价键理论中引入了杂化轨道的概念。杂化轨道理论认为:在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道(如2s，2p等)才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。6-3-2杂化轨道理论6-3-2杂化轨道理论杂化轨道理论的要点原子成键时,参与成键的若干个能级相近的原子轨道相互“混杂”,组成一组新轨道(杂化轨道),这一过程叫原子轨道的“杂化”。

为解决价键理论的局限性，鲍林在价键理论中引入了杂化轨道的概念。杂化轨道理论的要点有几个原子轨道参与杂化，就形成几个杂化轨道。

杂化轨道比原来未杂化的轨道成键能力强，形成化学键的键能大，生成的分子稳定。由于成键原子轨道杂化后.轨道角度分布图的形状发生了变化(一头大，一头小)，杂化轨道在某些方向上的角度分布，比未杂化的P轨道和s轨道的角度分布大得多，成键时从分布比较集中的一方(大的一头)与别的原子成键轨道重叠，能得到更大程度的重叠，因而形成的化学键比较牢固。杂化类型杂化类型与分子几何构型sp杂化——１个s轨道＋１个p轨道例BeCl2(g)Be2s2s2p2p激发sp杂化sp2p杂化轨道数目杂化轨道含量轨道夹角杂化轨道构型成键类型分子构型实例２

s、

p180°直线形σ键直线形BeCl2、CO21212动画演示杂化轨道理论认为，成键时Be原子中的1个2s电子可以被激发到2p空轨道上去,使基态Be原子转变为激发态Be原子,与此同时,Be原子的2s轨道和刚跃进电子的2p轨道发生sp杂化,形成两个能量等同的sp杂化轨道.杂化类型杂化类型与分子几何构型sp杂化——１个s轨道＋１个p轨道例BeCl2(g)Be2s2s2p2p激发sp杂化sp2pBeClClCl—Be—Cl直线形杂化轨道数目杂化轨道含量轨道夹角杂化轨道构型成键类型分子构型实例２

s、

p180°直线形σ键直线形BeCl2、CO21212思考题：为什么不形成BeCl4分子？能量近似原则动画演示杂化类型sp2杂化——１个s轨道+2个p轨道杂化轨道数目杂化轨道含量轨道夹角杂化轨道构型成键类型分子构型3

s、

p120°正三角形σ键正三角形2313+++___120°动画演示杂化类型sp2杂化——１个s轨道+2个p轨道杂化轨道数目杂化轨道含量轨道夹角杂化轨道构型成键类型分子构型3

s、

p120°正三角形σ键正三角形2313例BCl3Bsp22p2s2s2p2p激发sp2杂化120°BClClCl杂化类型sp3杂化——１个s轨道+3个p轨道杂化轨道数目杂化轨道含量轨道夹角杂化轨道构型成键类型分子构型4

s、

p10928’正四面体σ键正四面体3414++++____10928’动画演示杂化类型sp3杂化——１个s轨道+3个p轨道杂化轨道数目杂化轨道含量轨道夹角杂化轨道构型成键类型分子构型4

s、

p10928’正四面体σ键正四面体3414例CH4C2s2s2p2p激发sp3杂化sp310928’CHHHH另外有些分子的成键，表面看与CH4分子的成键毫无共同之处。如：NH3的成键似乎与BF3分子类似，中心原子也将采取sp2杂化的方式成键，键角为120°。但实测结果107°18´，与109°28´更接近些。H2O分子的成键与BeCl2类似，中心原子采取sp杂化，键角为180°，实测结果为104°45´，与109°28´接近。杂化类型不等性sp3杂化10718’例NH3N不等性sp32s2p不等性sp3杂化三角锥形••由于这一对孤电子对靠近N原子，其电子云在N原子外占据较大空间，对3个N－H键的电子云有较大的静电排斥力，使键角减小(107°18´)，以致使NH3分子呈三角锥形。由于孤电子对的电子云比较集中于N原子的附近，因而其所在的杂化轨道含有较多的s轨道成分，其余3个杂化轨道则含有较多的p轨道成分，使这4个sp3杂化轨道不完全等同，这种产生不完全等同轨道的杂化称为不等性杂化。动画演示杂化类型不等性sp3杂化例H2OO不等性sp3不等性sp3杂化2s2p10445’折线(V)形由于这2对孤电子对靠近O原子，其电子云在O原子外占据较大空间，对2个O－H键的电子云有较大的静电排斥力，使键角进一步减小(104°45´)，以致使H2O分子呈V形。动画演示杂化类型spsp2sp3杂化轨道构型直线形三角形四面体形杂化轨道中孤电子对数０００１２分子几何构型直线形三角形正四面体三角锥V形实例BeCl2CO2BF3SO3CH4、CCl4SiH4NH3H2O键10718’10445’分子极性无无无有有其它杂化类型——如s-p-d或d-s-p例SF6——sp3d2杂化SFFFFFF++++++______正八面体sp3d2Ssp3d2杂化3s3p3d3ddsp3杂化－[Fe(CO)5]三角双锥形sp3d2杂化-[Fe(H2O)6]3+思考题：解释C2H4，C2H2，CO2的分子构型。已知：C2H2，CO2均为直线型；的构型为：C=CHHHH如何解释他们的结构呢？首先要了解它们的化学键的组成，比如，乙烯分子，碳碳键之间有一个单键和一个π键，对每个碳原子来说，周围有三个σ单键，这说明碳原子采取SP2杂化。另外，对杂化后的杂化轨道来说，一般情况下，杂化轨道倾向形成σ键，没有参与杂化的p轨道倾向形成π键。基本要点：分子或离子的空间构型与中心原子的价电子层中电子对（包括成键电子对和未成键的孤电子对）有关，分子的几何结构总是采取电子对相互排斥最小的那种结构。价层电子对尽可能远离,以使斥力最小。价层电子对=σ成键电子对+孤对电子对(VP)(σBP)(LP)§6.3.3价层电子对互斥理论(ValenceShellElectronPairRepulsionTheory=VSEPRTheory)在分子结构的价键理论中，我们刚刚介绍运用杂化轨道理论说明分子的空间构型。但在分子的空间构型及其内在规律的研究中，1940年西奇威克等提出，由吉来斯比等发展起来一种价层电子对互斥理论。该理论概念比较简单，不需要原子轨道的概念，而且能较好判断和解释许多共价分子的空间几何构型。如果分子中有双键、三键等多重键时，上述理论亦可使用，即将双键的两电子对和三键的三电子对作为一个单键来处理。价层电子对相互排斥作用的大小，决定于电子对之间的夹角和电子对的成键情况。一般规律为：（1）电子对之间的夹角越小，排斥力越大。（2）成键电子对因受两个原子核吸引，所以电子云较紧缩，而孤电子对只受到中心原子的吸引，电子云较“肥大”，对临近电子对的斥力较大，所以电子对之间斥力大小的顺序如下：LP-LP>LP-BP>BP-BP（3）由于重建（三键、双键）比单键包含的电子对数目较多，所以其斥力大小的次序为：三键>双键>单键

判断共价分子结构的一般规则确定在中心原子(A)的价电子层中的总电子数，即中心原子(A)的价电子数和配位体(X)供给的电子数的总和。然后除以2，即为分子的中心原子(A)价电子层的电子对数。在这里应注意几种情况，在正规的共价键中，①氢与卤素每个原子各提供一个共用电子(如CH4、CCl4等)；②在形成共价键时，作为配位体的氧族原子可认为不提供共用电子(如PO43-中氧原子不提供共用电子)，当氧族原子作为分子的中心原子时，则可以认为它们提供所有的6个价电子,(如SO2中的S原子);③卤族原子作为分子的中心原子时,将提供出7个价电子(如CIF3中的CI原子;④如果所讨论的物种是一个离子的话，则应加上或减去与电荷相应的电子数，例如PO43-离子中的P的价层电子数应加上3个电子，而NH4+离子中的N的价层电子数则应减去1个电子。

(b)根据中心原子A周围的电子对数，从图中找出相对应的理想几何结构图形。如果出现有奇电子(有一个成单电子)可把这个单电子当作电子对来看待。

(c)画出结构图，把配位原子排布在中心原子(A)周围，每一对电子联结1个配位原子，剩下的未结合的电子对便是孤电子对。

(d)根据孤电子对，成键电子对之间相互排斥力的大小，确定排斥力最小的稳定结构，并估计这种结构对理想几何构型的偏离程度。确定电子对的空间构型：(理想构型)VP=2直线形VP=3平面三角形VP=4正四面体VP=5三角双锥VP=6正八面体确定中心原子的孤对电子对数，推断分子的真实空间构型。①LP=0:分子的空间构型=电子对的空间构型VP=(2+2)=2直线形VP=(3+3)=3平面三角形VP=(4+4)=4四面体VP=(5+5)=5三角双锥VP=(6+6)=6八面体例如：②LP≠0：分子的空间构型不同于电子对的空间构型。34611212SnCl2平面三角形V形NH3四面体三角锥H2O四面体V形IF5八面体四角锥XeF4八面体平面正方形VPLP电子对的空间构型分子的空间构型例VP=5，电子对空间构型为三角双锥，LP占据轴向还是水平方向三角形的某个顶点？原则：斥力最小。找出最小角度（90度）的三种电子对之间排斥作用的数目例如：SF4VP=5LP=1SFFFFLP－BP(90o)32

结论：LP占据水平方向三角形,稳定分子构型为变形四面体(跷跷板形)。SFFFFF515253VPLP电子对的空间构型分子的空间构型例三角双锥变形四方体SF4三角双锥T形ClF3三角双锥直线形XeF2进一步讨论影响键角的因素：①π键的存在，相当于孤对电子排斥成键电子，使键角变小。例如：②中心原子和配位原子的电负性大小也影响键角。例如：N:FFF

中心原子电负性大者，键角较大；配位原子电负性大者，键角较小。C=CHHHHN:HHHP:HHHHNF3与NH3比较，由于F的电负性比H的电负性大，吸引键电子对的能力强，NF3分子中键电子对离N原子较远，键电子对之间斥力较小，因此NF3分子中键角较小些。Ex1:推测ClF3分子的几何构型?解：中心Cl原子的VP=1/2(7+3)=5;

LP=5-3=2可推测分子内中心原子价层电子对理想几何构型为三角双锥，键电子对和孤电子对有三种排布方式。A结构为稳定构型，分子为近似T型结构！Ex2:推测I3－分子的几何构型?解：中心I原子的VP=1/2(7+2＋1)=5;LP=5-2=3可推测分子内中心原子价层电子对理想几何构型为三角双锥，键电子对和孤电子对有三种排布方式。A结构为稳定构型，分子为直线型结构！I3－可能的空间结构处于90o夹角位置的机会孤电子对孤电子对－键电子对键电子对ABC022643001解:分子中有1个C=O双键，看作1对成键电子，2个C-H单键为2对成键电子，C原子的价层电子对数为3，且无孤对电子，所以HCHO分子的空间构型为平面三角形。

HCN分子的结构式为H—C≡N∶，含有1个C≡N叁键，看作1对成键电子，1个C­H单键为1对成键电子，故C原子的价层电子对数为2，且无孤对电子，所以HCN分子的空间构型为直线。Ex3：判断HCHO分子和HCN分子的空间构型?价层电子对互斥理论的局限：（1）主要适用讨论中心原子是主族元素的分子或离子。对副族元素，由于价层d电子多，电子云的空间分布复杂，对分子的几何构型产生影响。除非价层的d亚层是全空、半满或全满，在这三种状态下，d电子云可以近似认为是球形的，对分子几何构型影响不大。（2）只适用于讨论孤立的分子或离子，而不适用于讨论固体的空间构型。（3）只能对分子的空间构型做定性的描述，而不能得出定量的结果（不能给出键长和键角数据）。第四节分子轨道理论无机化学多媒体电子教案第六章分子结构与性质第四节分子轨道理论不能解释氧分子的结构和性质价键理论的局限性如O2OO2s2s2p2pO׃׃O¨¨¨¨O=O¨¨¨¨根据价键理论，氧分子中有一个

键和一个

键，其电子全部成对。但经磁性实验测定，氧分子有两个不成对的电子，自旋平行，表现出顺磁性。不能解释O2的分子的结构和性质如O2OO2s2s2p2pO׃׃O¨¨¨¨O=O¨¨¨¨不能解释H2+的稳定存在:(H·H)+

价键理论的局限性能成功地说明许多分子的结构和反应性能分子轨道理论的崛起6-4-1价键理论的局限性6-4-1分子轨道的基本概念

分子轨道理论是把原子电子层结构的主要概念，推广到分子体系而形成的一种分子结构理论。在描述电子在原子中的状态时，原子结构理论把原子核作为原子的核心。分子轨道理论把组成分子的各原子核作为分子的骨架，所有电子按照一定的原理和规则分布在骨架附近的若干个分子轨道内。电子进入分子轨道后，若体系总能量有所降低，即能成键。6-4-1价键理论的局限性6-4-1分子轨道的基本概念分子轨道理论是从氢分子离子H2+的量子力学处理发展起来的。因为H2+只有两个氢原子核和一个电子，共三个质点，用近似方法处理比较容易。正像在原子结构中把从最简单的氢原子得来得结果推广到多电子原子的结构上一样，分子轨道理论也是把从H2+得来的结果推广到更复杂的分子结构上去。注意：MOT的详细讨论将在结构化学等相关课程中学习。在一年级无机化学课中，我们只要求了解MOT最基本的一些观点和结论，能用它来讨论一些最简单的双原子分子的结构，其中以O2和N2为重点。6-4-1价键理论的局限性6-4-1分子轨道的基本概念分子轨道由原子轨道组合而成，其数目等于原子轨道数目之和。分子中电子的分布和在原子中分布相同：遵守泡里原理、能量最低原理和洪德规则。电子进入分子轨道后，若体系能量降低，即能成键。把分子作为一个整体，电子在整个分子中运动。分子中的每个电子都处在一定的分子轨道上，具有一定的能量。H2分子:2个1s原子轨道可以而且只能形成2个分子轨道；N2分子:2个1s原子轨道可以形成2个分子轨道，2个2s原子轨道可以形成2个分子轨道，6个2p原子轨道可以形成6个分子轨道。6-4-2分子轨道的形成6-4-2分子轨道的形成MO由AO组合而成。AO在组成MO时，只有符合三条原则才能形成有效的MO。这三条原则是：对称性原则、最大重叠原则和能量近似原则。最大重叠原则和价键法中所讲内容相近。下面我们简单的探讨一下。6-4-2分子轨道的形成6-4-2分子轨道的形成<最大重叠原则>原子轨道发生重叠时,在可能的范围内重叠程度愈大，成键轨道能量相对于组成的原子轨道的能量降低得愈显著，成键效应愈强，即形成的化学键愈牢固，这就叫最大重叠原则。例如当两个原子轨道各沿x轴方向相互接近时，由于py和pz轨道之间没有重叠区域，所以不能组成分子轨道;s与s之间以及px与px之间有最大重叠区域，可以组成分子轨道;而s轨道和px轨道之间，只要能量相近的话，也可相互组成分子轨道。6-4-2分子轨道的形成6-4-2分子轨道的形成<对称性原则>两个AO组成MO时，首先要符合对称性原则。就同学们现有的知识水平，可以将对称性原则理解为原子轨道的波函数有正值和负值之分，正值部分和正值部分，负值部分和负值部分组合，为对称性相符。只有对称性相符，才能组成MO。AO对称性原则可以从电子波的干涉效应得到启示。如：把两块石头扔到水池时，两组波纹可以相互叠加，也可以相互抵消，这主要取决于相干波的位相。如：当A、B原子的1s轨道形成MO我们可以这样做定性的理解。6-4-2分子轨道的形成6-4-2分子轨道的形成当A、B原子的1s轨道相结合时，可形成2个分子轨道。其中一个分子轨道是由A、B原子的波函数正值与正值相结合而成。形成的MO的波函数数值在两核区间明显增大，相应的电子出现的几率密度在两核区间也增大，这就使电子获得了附加的稳定性，分子的能量降低。这样的分子轨道称为成键分子轨道。用σ1s表示。6-4-2分子轨道的形成6-4-2分子轨道的形成成键σ1sMO形成的同时，还会形成另一个反键MO，σ1s*。反键MO相当于由两个原子的电子波相减组合而成。两个波函数相减，等于加一个负的波函数。得到的波在两核区间有一个数值为零的节面。在节面左边为正值区，在右边为负值区。这样的MO在两核区间内电子出现的几率密度小，甚至为零；其能量自然高于相应的AO，不利于成键，故称为反键MO。6-4-2分子轨道的形成6-4-2分子轨道的形成s-s原子轨道的组合+++++++___+++→→nsnsσnsσ*ns能量σnsσ*ns成键轨道能量σ轨道σ电子沿键轴对称分布反键轨道能量∧1s1sσ*nsσnsA.OM.OA.O能量例H2p-p原子轨道的组合σ*npx成键轨道能量σ轨道σ电子沿键轴对称反键轨道成键轨道π轨道π电子对含键轴平面反对称反键轨道∧σnpxσ*npxπ*npzπnpz∧__+能量npxnpx_+_+_+_+_+__++++σnpx++_-_+___+++__++++_++npZ

npZ_++_能量π*npzπnpz-P原子轨道组合成分子轨道稍微复杂。我们都知道P轨道在空间分为三种取向Px，Py，Pz。如果设想两个原子沿着x轴(思维习惯)彼此接近，那么这两个Px原子轨道会“头碰头”重叠，产生沿键轴对称分布的σnp成键轨道和σnp*轨道。Py和Pz只能以“肩并肩”方式重叠，也可以组合成2个分子轨道，其电子云的分布有一对称面,此平面通过x轴,电子云则对称地分布在此平面的两侧,这类分子轨道称为π分子轨道。在通过键轴的平面上几率密度几乎为0，这个平面称为节面。成键π轨道象两个长圆形的冬瓜，反键轨道象四个鸡蛋，分置在界面上下。同样道理，Py轨道沿着x轴的方向相互接近，可组合成相应的成键轨道和反键轨道，和Pz轨道形成的成键轨道和反键轨道，其形状相同，能量相等，只是空间取向互成90o角。6-4-2分子轨道的形成6-4-3分子轨道的能级能量近似原则：在对称性相同的前提下，只有能量相近的原子轨道才能组成有效的分子轨道，这就是能量近似原则。如：2s和2p轨道能否发生组合？这取决于2s和2p轨道之间的能级差。它们之间的能级差随原子不同而不同。第二周期元素，从N元素开始向左，2s－2p之间的能级差较小，它们之间的相互作用不可忽视。因此，从N2分子开始向左，原子轨道组成分子轨道时，不仅要考虑2s－2s，2p－2p的相互作用，还要考虑2s－2p之间的相互作用。它们之间相互作用的结果，以致σ2p的能量比π2p的能量还高。而N元素以后的第二周期元素O、F，由于2s－2p的能级差较大(15.02ev,18.82ev),2s－2p的相互作用可以忽略。6-4-2分子轨道的形成6-4-3分子轨道的能级每种分子的每个分子轨道都有确定的能量，不同种分子的分子轨道能量是不同的，可通过光谱实验确定。O2、F2分子的分子轨道能级σ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s1s1s2s2s2p2pA.O

M.O

A.O

1s<*1s<

2s<*2s<

2px

2py=

2pz*2py=*2pz*2px能量O2、F2分子，分子轨道的能级σ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s1s1s2s2s2p2pA.O

M.O

A.O能量例F2F2[(1s)2(*1s)2(

2s)2(*2s)2(

2px)2(2py)2

(2pz)2(*2py)2

(*2pz)2]F2分子轨道式1s22s22p5F电子分布׃F—F׃¨¨¨¨分子结构式σ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s1s1s2s2s2p2pA.O

M.O

A.O

1s<*1s<

2s<*2s

2py=

2pz<

2px*2py=*2pz*2px

能量第一、二周期同核双原子分子(除O2、F2外)的分子轨道能级能量A.O

M.O

A.O1s1s2s2s2p2pσ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s例N2N2[(1s)2(*1s)2(

2s)2(*2s)2(2py)2(

2pz)2

(

2px)2]N2分子轨道式1s22s22p3N电子分布׃N—N׃·

··

·价键结构式分子结构式׃N≡N׃6-4-４分子轨道的应用6-4-4分子轨道的应用推测分子的存在和阐明分子的结构H2+Li2分子轨道能级示意图分子轨道式H2+[(1s)1]Li2[KK(2s)2]价键结构式［H·H]+Li-Li键的名称单电子σ键σ键(一般)是否存在存在存在1s1sσ*1sσ1s1s1sσ*1sσ1sσ*2sσ2s2s2sBe2Ne2分子轨道能级示意图分子轨道式Be2[KK(2s)2(*2s)2]Ne2[KK(2s)2(*2s)2(

2px)2(2py)2(

2pz)2(*2py)2(*2pz)2*2px]是否存在不存在不存在1s1sσ*1sσ1sσ*2sσ2s2s2sσ2p2s2sσ2sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sHe2He2+分子轨道能级示意图分子轨道式He2[(1s)2(*1s)2]He2+[(1s)2(*1s)1]价键结构式－［HeHe]+键的名称－三电子σ键是否存在不存在存在1s1sσ*1sσ1s1s1sσ*1sσ1s···描述分子的结构稳定性键级——分子中净成键电子数的一半净成键电子数成键轨道电子数－反键轨道电子数键级==22分子He2H2+H2N2键级键能(kJ·mol-1)02564369462-22=01-0122=2-02=110-42=3一般来说,键级越大,键能越大,分子越稳定。注意：键级只能粗略估计分子稳定性的相对大小，实际上键级相同的分子稳定性也有差别。预言分子的磁性顺磁性——有未成对电子的分子，在磁场中顺磁场方向排列的性质。具有此性质的物质——顺磁性物质。反磁性——无未成对电子的分子，在磁场中无顺磁场方向排列的性质。具有此性质的物质——反磁性物质。σ2sσ2pσ1sπ2pσ*2pπ*2pσ*2sσ*1s1s1s2s2s2p2pA.O

M.O

A.O能量例O2O2[KK(

2s)2(*2s)2(

2px)2(2py)2(

2pz)2

(*2py)1(*2pz)1]O2分子轨道式1s22s22p4O电子式O=O分子结构式׃O－O׃······价键结构式1个σ键、2个三电子

键O2为顺磁性物质

第四节结束无机化学多媒体电子教案VBT：简明直观，价键概念突出，在描述分子的几何构型方面有独到之处。缺点：把成键局限于两个相邻原子之间，构成定域键，而且该理论严格限定只有自旋方向相反的两个电子配对才能成键，使其应用范围较窄，不能解释许多分子的结构和性能。MOT：提出MO概念，使分子具有整体性－离域键；成键条件放宽，只要分子体系的总能量降低，单电子也可以成键，应用范围较广，可以解释很多分子的结构和性能。由于Computer的应用，MOT发展很快，应用也很广泛。但是，VBT也在不断发展和完善之中。这两种理论应各自取长补短，互为补充，不可偏废。第四节结束第四节结束第六章分子结构与性质无机化学多媒体电子教案第五节分子间力和氢键无机化学多媒体电子教案第六章分子结构与性质

第五节分子间力和氢键分子间力

气体液化成液体，液体凝固成固体。表明在物质分子间还存在着相互作用力，这种分子间力称为范德华力。

分子间力是决定物质的沸点、熔点、气化热，熔化热、溶解度、表面张力、粘度等性质的主要因素。6-5-1分子的极性和变形性6-5-1分子的极性和变形性分子的极性产生：

每个分子都由带正电的原子核和带负电的电子组成，由于正负电荷数量相等。所以整个分子是电中性的。电荷中心——正电荷或负电荷的集中点分子的正电荷中心可以看作是分子中所有带正电的原子(化合价为正)连接而成的图形的几何中心，负电荷中心可以看作是包含孤电子对在内的分子中所有带负电的原子(化合价为负)连接而成的图形的几何中心。

如果分子的正电荷中心和负电荷中心不重合在同一点上,那么分子就具有极性。分子的极性双原子分子两个相同原子组成的分子，正、负电荷中心重合，不具有极性，为非极性分子。例H2+_HHHClHCl+_

不同原子组成的分子，负电荷中心偏向电负性大的原子，使正、负电荷中心不重合，为极性分子。即双原子分子分子的极性取决于键的极性有极性键的分子一定是极性分子极性分子一定含有极性键分子的极性多原子分子分子的极性

键的极性分子的几何构型例H2O++__+_HHO极性分子CO2非极性分子+_+_+_OOC分子的极性键的极性取决于成键两原子共用电子对的偏离分子的极性取决于分子中正、负电荷中心是否重合。分子Br2NOH2SCS2BF3CHCl3键的极性非极性极性极性极性极性极性几何构型直线直线V形直线正三角形四面体分子极性非极性极性极性非极性非极性极性分子类型离子型极性非极性++___+分子的极性偶极距(μ)：描述分子极性的物理量

分子中电荷中心的电荷量(q)与正、负电荷中心距离(d)的乘积。μ=q·dd—偶极长度;μ—库·米(C·m)d+q_qμ=0非极性分子μ≠０极性分子,μ越大,分子极性越强。HXHFHClHBrHIμ/(10-30C·m)6.403.612.631.27分子极性依次减弱根据μ可以推断某些分子的几何构型如CS2

μ=0则为直线形分子

SO2

μ=5.33则为V形分子分子的极性偶极距(μ)思考题：比较CO和羰基C＝O的偶极矩的大小？分子的变形性非极性分子在电场作用下，电子云与核发生相对位移，分子变形，并出现偶极（表示分子的极性)，这种偶极称为诱导偶极。分子的形状发生变化，这种性质叫分子的变形性。这一变化过程叫分子极化。+_+_+_μ(诱导)＝α·

E

E—

电场强度α—

诱导极化率，可以衡量分子在电场作用下变形性大小的标度。

E一定时，α越大，分子变形性越大。分子的变形性极性分子取向变形定向极化变形极化固有偶极诱导偶极分子的偶极=固有偶极+诱导偶极极性分子本身是个微电场，因而，极性分子与极性分子之间，极性分子与非极性分子之间也会发生极化作用。++_++++++++++++_____________6-5-2分子间力6-5-2分子间力分子间力的种类色散力诱导力取向力6-5-2分子间力6-5-2分子间力(a)取向力取向力发生在极性分子和极性分子之间。由于极性分子具有偶极，而偶极是电性的,因此两个极性分子相互接近时,同极相斥,异极相吸,使分子发生相对的转动。这就叫做取向。在已取向的偶极分子之间，由于静电引力将互相吸引，当接近到一定距离后，排斥和吸引会达到相对平衡，从而使体系能量达到最小值。这种靠永久偶极而产生的相互作用力叫做取向力。6-5-2分子间力6-5-2分子间力(b)诱导力非极性分子由于受到极性分子偶极电场的影响，可以使正、负电荷重心发生位移,从而产生诱导偶极。诱导偶极同极性分子的永久偶极间的作用力叫做诱导力。同样，在极性分子和极性分子之间，除了取向力外,由于极性分子的相互影响，每个分子也会发生变形，产生诱导偶极,其结果是使极性分子的偶极矩增大，从而使分子之间出现了除取向力外的额外吸引力一诱导力。6-5-2分子间力6-5-2分子间力(b)色散力任何一个分子，由于电子的运动和原子核的振动可以发生配间的相对位移,从而产生“瞬间偶极”。这种瞬间偶极也会诱导邻近的分子产生瞬间偶极，于是两个分子可以靠瞬间偶极相互吸引在一起。这种由于存在“瞬间偶极”而产生的相互作用力称为色散力。分子间力的产生非极性分子与非极性分子之间非极性分子正负电荷中心重合，分子没有极性。但电子在运动，原子核也在不停地振动。使原子核与电子云之间发生瞬时的相对位移。正、负电荷中心暂时不重合，产生瞬时偶极。这种瞬时偶极尽管存在时间极短，但电子和原子核总在不停地运动，瞬时偶极不断的出现。色散力——分子间由于瞬时偶极所产生的作用力。非极性物质分子之间正是由于色散力的作用才能凝聚为液体，凝聚为固体。++++++++________分子间力的产生非极性分子与极性分子之间1.由于电子与原子核的相对运动，极性分子也会出现瞬时偶极，所以非极性分子与极性分子之间也存在色散力。2.非极性分子在极性分子固有偶极作用下，发生变形，产生诱导偶极，使非极性分子与极性分子之间产生一种相互作用，诱导偶极与固有偶极之间的作用力称为诱导力。分子间力的产生极性分子与极性分子之间3.存在色散力。2.极性分子定向极化后，会进一步产生诱导偶极，存在诱导力。

1.极性分子相互靠近时，发生定向极化，

由固有偶极的取向而产生的作用力称为取向力。++_++++++++++++____________++_++++++++++++____________分子间力的产生分子分子间力种类非极性分子-非极性分子色散力非极性分子-极性分子色散力、诱导力极性分子-极性分子色散力、诱导力、取向力分子间力的特点是一种电性作用力。作用距离短,作用范围仅为几百皮米(pm)。作用能小，一般为几到几十千焦每摩尔。比键能小1~2个数量级。无饱和性和方向性。对大多数分子来说，以色散力为主(除极性很大且存在氢键的分子，如H2O外)对大多数分子来说，以色散力为主(除极性很大且存在氢键的分子，如H2O外)分子E(取向)E(诱导)E(色散)E(总)(kJ·mol-1)(kJ·mol-1)(kJ·mol-1)(kJ·mol-1)Ar0.0000.0008.498.49CO0.0030.0088.748.75HI0.0250.11325.825.9HBr0.6860.50221.923.1HCl3.301.0016.821.1NH313.31.5514.929.8H2O36.31.928.9947.2分子间力的影响因素分子间距离：分子间距离越大，分子间力越弱。取向力：温度越高，取向力越弱分子的偶极矩越大,取向力越强。诱导力：极性分子的偶极矩越大非极性分子的极化率越大诱导力越强色散力：分子的极化率越大,色散力越强。分子间力对物质性质的影响α×10-40C·m2·V-1熔点℃沸点℃溶解度H2O乙醇丙酮He0.225-272.2-268.90.1370.5990.684Ne0.436-248.67-245.90.1740.8571.15Ar1.813-189.2-185.70.4146.548.09Kr2.737-156.0-152.70.888－－Xe4.451-111.9-1071.94－－Rn6.029-71-61.84.14211.2254.9α(×10-40C·m2·V-1)1.655.897.33一般来说,结构相似的同系列物质相对分子质量越大,分子变形性越大,分子间力越强，熔、沸点越高。分子间力对物质性质的影响α×10-40C·m2·V-1熔点℃沸点℃

溶解度H2O乙醇丙酮He0.225-272.2-268.90.1370.5990.684Ne0.436-248.67-245.90.1740.8571.15Ar1.813-189.2-185.70.