1、第一節(jié)第一節(jié) 現(xiàn)代價(jià)鍵理論現(xiàn)代價(jià)鍵理論第二節(jié)第二節(jié) 雜化軌道理論雜化軌道理論第三節(jié)第三節(jié) 價(jià)層電子對(duì)互斥理論價(jià)層電子對(duì)互斥理論第四節(jié)第四節(jié) 分子軌道理論簡(jiǎn)介分子軌道理論簡(jiǎn)介第五節(jié)第五節(jié) 分子間作用力分子間作用力 分子結(jié)構(gòu)通常包括：分子的化學(xué)組成，分子結(jié)構(gòu)通常包括：分子的化學(xué)組成， 分子的分子的構(gòu)型，構(gòu)型， 分子中原子之間的作用力，即化學(xué)鍵問(wèn)題。分子中原子之間的作用力，即化學(xué)鍵問(wèn)題。 早期研究主要集中在分子的化學(xué)組成方面，但現(xiàn)早期研究主要集中在分子的化學(xué)組成方面，但現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)理論建立后，分子結(jié)構(gòu)的研究已深入到代原子結(jié)構(gòu)理論建立后，分子結(jié)構(gòu)的研究已深入到化學(xué)鍵的本質(zhì)化學(xué)鍵的本質(zhì)的探索中。的探索中

2、。 化學(xué)鍵：分子或晶體中相鄰兩個(gè)或多個(gè)化學(xué)鍵：分子或晶體中相鄰兩個(gè)或多個(gè)原子之間強(qiáng)烈原子之間強(qiáng)烈的相互作用。的相互作用。 離子鍵：陰陽(yáng)離子間通過(guò)靜電作用形成的化學(xué)鍵。離子鍵：陰陽(yáng)離子間通過(guò)靜電作用形成的化學(xué)鍵。 共價(jià)鍵共價(jià)鍵：原子間通過(guò)共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵。：原子間通過(guò)共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵。 金屬鍵：金屬晶體內(nèi)部自由電子與金屬離子之間。金屬鍵：金屬晶體內(nèi)部自由電子與金屬離子之間。(NaCl)ClNaClNa分子間作用力分子間作用力( (intermolecular force)intermolecular force) 定義定義 分子之間弱分子之間弱的相互作用力。的相互作用力。 包括包括

3、范德華力和氫鍵等。范德華力和氫鍵等。共價(jià)鍵理論：Lewis理論(1916年)價(jià)鍵理論(1927年, 1930年)雜化軌道理論(1931年)價(jià)層電子對(duì)互斥理論(1940年)分子軌道理論(20世紀(jì)20年代末) 1916年美國(guó)化學(xué)家年美國(guó)化學(xué)家Lewis提出經(jīng)典的共價(jià)鍵電子理論。提出經(jīng)典的共價(jià)鍵電子理論。該理論認(rèn)為兩個(gè)或多個(gè)原子可以相互該理論認(rèn)為兩個(gè)或多個(gè)原子可以相互“共有共有”一對(duì)或一對(duì)或多對(duì)電子，以便達(dá)到稀有氣體原子最外層多對(duì)電子，以便達(dá)到稀有氣體原子最外層2個(gè)或個(gè)或8電子電子層結(jié)構(gòu)（或稱為層結(jié)構(gòu)（或稱為L(zhǎng)ewis結(jié)構(gòu)），而生成穩(wěn)定的分子。結(jié)構(gòu)），而生成穩(wěn)定的分子。 H + H H H 或或 H

4、H FF+F FFFO =C=ON N:經(jīng)典理論的缺陷：經(jīng)典理論的缺陷：v 為何電子同性排斥而卻可以配對(duì)成鍵？為何電子同性排斥而卻可以配對(duì)成鍵？v 為何有方向性？為何有方向性？v 為何多于或少于為何多于或少于8電子的結(jié)構(gòu)依然存在？電子的結(jié)構(gòu)依然存在？BFFF:PClClClClCl: 成功之處：初步揭示了共價(jià)鍵與離子鍵的本質(zhì)區(qū)別，成功之處：初步揭示了共價(jià)鍵與離子鍵的本質(zhì)區(qū)別，能解釋共價(jià)鍵的飽和性能解釋共價(jià)鍵的飽和性 直到量子力學(xué)建立后，共價(jià)鍵的理論才開(kāi)始發(fā)展。直到量子力學(xué)建立后，共價(jià)鍵的理論才開(kāi)始發(fā)展。 1927年德國(guó)化學(xué)家海特勒（年德國(guó)化學(xué)家海特勒（W. Heitler）和倫敦）和倫敦（F.

5、 London）把氫分子看成是兩個(gè)核和兩個(gè)電子組）把氫分子看成是兩個(gè)核和兩個(gè)電子組成的系統(tǒng)，用量子力學(xué)近似求解其薛定諤方程。成的系統(tǒng)，用量子力學(xué)近似求解其薛定諤方程。 F. London（1900-1954）GermanyW. Heilter（left）（1904-1981）Switzerland兩個(gè)氫原子兩個(gè)氫原子接近時(shí)系統(tǒng)勢(shì)能變化曲線接近時(shí)系統(tǒng)勢(shì)能變化曲線 兩個(gè)含兩個(gè)含自旋方向相反自旋方向相反電子的氫原子形成電子的氫原子形成基態(tài)基態(tài)氫分子氫分子 兩個(gè)含兩個(gè)含自旋方向相同自旋方向相同電子的氫原子不能形成電子的氫原子不能形成穩(wěn)定的氫分子，氫原子穩(wěn)定的氫分子，氫原子處于處于排斥態(tài)排斥態(tài)電子云電子

6、云原子軌道原子軌道 共價(jià)鍵的本質(zhì)是共價(jià)鍵的本質(zhì)是電性電性引力，主要是成鍵原引力，主要是成鍵原子的原子核對(duì)電子云重疊部分的吸引。子的原子核對(duì)電子云重疊部分的吸引。 但不同于一般的靜電作用，因?yàn)榈煌谝话愕撵o電作用，因?yàn)檫@種結(jié)合力是這種結(jié)合力是兩核間的電子云密集區(qū)對(duì)兩核的吸引力兩核間的電子云密集區(qū)對(duì)兩核的吸引力，成鍵電子，成鍵電子是圍繞兩核運(yùn)動(dòng)的，只不過(guò)在兩核間出現(xiàn)的是圍繞兩核運(yùn)動(dòng)的，只不過(guò)在兩核間出現(xiàn)的概率概率較較大而已。這不同于正負(fù)離子間的庫(kù)侖力。大而已。這不同于正負(fù)離子間的庫(kù)侖力。（一）一） 共價(jià)鍵的形成共價(jià)鍵的形成:前提條件前提條件一是原子在化合前有一是原子在化合前有單電子單電子； 自旋

7、相反的單電子所處的兩原子軌道重疊、單自旋相反的單電子所處的兩原子軌道重疊、單電子兩兩配對(duì)，使電子云密集于兩核之間，系統(tǒng)電子兩兩配對(duì)，使電子云密集于兩核之間，系統(tǒng)能量降低，形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。能量降低，形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。二是成鍵單電子的二是成鍵單電子的自旋方向相反自旋方向相反。(1) 飽和性飽和性:兩原子自旋相反的單電子配對(duì)成鍵之后，兩原子自旋相反的單電子配對(duì)成鍵之后，不能再與第三個(gè)原子的單電子配對(duì)成鍵不能再與第三個(gè)原子的單電子配對(duì)成鍵元素符號(hào)元素符號(hào)BeNOF原子最外層電子構(gòu)原子最外層電子構(gòu)型型未成對(duì)電子數(shù)未成對(duì)電子數(shù)分子中共價(jià)鍵數(shù)分子中共價(jià)鍵數(shù)分子式分子式2p2s2p2s2p2s2p2s032

8、10321NNOOF Fv 原子軌道最大重疊原理：原子軌道最大重疊原理： 成鍵時(shí)，兩原子軌道重疊愈多，兩核間電子云成鍵時(shí)，兩原子軌道重疊愈多，兩核間電子云愈密集，形成的共價(jià)鍵愈牢固。愈密集，形成的共價(jià)鍵愈牢固。v 方向性：方向性： 共價(jià)鍵的形成將盡可能沿著原子軌道最大程度共價(jià)鍵的形成將盡可能沿著原子軌道最大程度重疊的方向進(jìn)行。重疊的方向進(jìn)行。(c) 無(wú)效重疊無(wú)效重疊(b) 無(wú)效重疊無(wú)效重疊(a) 有效重疊有效重疊HCl的成鍵示意圖的成鍵示意圖 鍵鍵(pi bond) :是兩個(gè)原子的原子軌道是兩個(gè)原子的原子軌道(py-py和和pz-pz)沿鍵軸沿鍵軸 x 方向以方向以“肩并肩肩并肩”的方式重疊形

9、成的共價(jià)鍵。的方式重疊形成的共價(jià)鍵。按原子軌道重疊方式不同共價(jià)鍵分為按原子軌道重疊方式不同共價(jià)鍵分為 鍵鍵 (sigma bond) :兩個(gè)原子的原子軌道兩個(gè)原子的原子軌道(s-s、px-s、px-px)沿著鍵軸沿著鍵軸 x 方向以方向以“頭碰頭頭碰頭”的方式的方式重疊形成的共價(jià)鍵。重疊形成的共價(jià)鍵。P162-163 原子軌道角度分布圖原子軌道角度分布圖軌道可由各種方式組成共價(jià)鍵類型共價(jià)鍵類型形成方式形成方式重疊部分對(duì)稱重疊部分對(duì)稱性質(zhì)性質(zhì)重疊程度重疊程度穩(wěn)定性穩(wěn)定性存在形式存在形式常見(jiàn)成鍵軌道常見(jiàn)成鍵軌道成鍵分子舉例成鍵分子舉例頭碰頭頭碰頭肩并肩肩并肩沿鍵軸呈圓柱形對(duì)稱沿鍵軸呈圓柱形對(duì)稱沿鍵

10、軸呈鏡面反對(duì)稱沿鍵軸呈鏡面反對(duì)稱大大小小穩(wěn)定，不易斷裂穩(wěn)定，不易斷裂穩(wěn)定性小，易斷裂穩(wěn)定性小，易斷裂可單獨(dú)存在，分子的可單獨(dú)存在，分子的骨架骨架不能單獨(dú)存在，只能與不能單獨(dú)存在，只能與 鍵共存于雙鍵或叁鍵中鍵共存于雙鍵或叁鍵中s-s, s-p, px-pxpy-py , pz-pzH-H , H-Cl , Cl-ClN2中兩個(gè)中兩個(gè) 鍵鍵 鍵鍵 鍵鍵 鍵鍵 鍵鍵+ +-+ + +- -+-1s2s2pN2N2 分子中兩個(gè)原子各有三個(gè)單電子分子中兩個(gè)原子各有三個(gè)單電子N2 分子的分子的 1 個(gè)個(gè) 鍵，鍵，2個(gè)個(gè) 鍵鍵 成鍵原子中成鍵原子中一個(gè)原子提供孤對(duì)電子一個(gè)原子提供孤對(duì)電子，另一個(gè)原子另一個(gè)

11、原子提供空軌道提供空軌道形成形成6C8O2s2p2s2pC.:.O:.CO.:.CO1 個(gè)個(gè) 鍵鍵1個(gè)個(gè) 鍵鍵 1個(gè)配位鍵個(gè)配位鍵 形成過(guò)程特別，但是形成過(guò)程特別，但是形成后與普通共價(jià)鍵無(wú)區(qū)別形成后與普通共價(jià)鍵無(wú)區(qū)別NH4+N HHHH+1、鍵能（、鍵能（E）在在298 K和和100 kPa下將下將1mol理想氣態(tài)理想氣態(tài)雙原子分子雙原子分子AB解解離成理想氣態(tài)離成理想氣態(tài)A、B原子所需要的能量，稱為原子所需要的能量，稱為AB的解的解離能（離能（D）。）。從能量因素來(lái)衡量共價(jià)鍵強(qiáng)度的物理量。從能量因素來(lái)衡量共價(jià)鍵強(qiáng)度的物理量。鍵能越大，鍵越穩(wěn)定。鍵能越大，鍵越穩(wěn)定。 AB ( g ) A (

12、g ) + B ( g ) H = EAB = DAB NH3 ( g ) H ( g ) + NH2 ( g ) D1 = 435.1 kJmol1 NH2 ( g ) H ( g ) + NH ( g ) D2 = 397.5 kJmol1 NH ( g ) H ( g ) + N ( g ) D3 = 338.9 kJmol1三個(gè)三個(gè) D 值不同，值不同，D1 D2 D3E NH = = 390.5 ( kJmol1 ) 3DDD321多原子分子多原子分子，則要注意鍵能與解離能的區(qū)別與聯(lián)系。如，則要注意鍵能與解離能的區(qū)別與聯(lián)系。如 NH3 ：2、鍵長(zhǎng)、鍵長(zhǎng)分子中兩原子核間的平衡距離叫鍵長(zhǎng)

13、。分子中兩原子核間的平衡距離叫鍵長(zhǎng)。 鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng) / pm 鍵能鍵能 / kJmol-1C C 154 345.6C = C 133 602.0C C 120 835.1 鍵長(zhǎng)越短，鍵越穩(wěn)定鍵長(zhǎng)越短，鍵越穩(wěn)定 在金剛石在金剛石 (154.2 pm), 乙烷乙烷 (153.3 pm), 丙烷丙烷 (154 pm), 環(huán)己烷環(huán)己烷 (153 pm).鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng).Bond length and bond energiesBond Bond length pm Bond energy kJ mol-1 C-C 154 347 C=C 134 611 C C 120 837 N-N 145 159 N N

14、110 946 F-F 128 158 Cl-Cl 199 244 Br-Br 228 192 I-I 267 150 3、 鍵角：分子中同一原子形成的兩個(gè)化學(xué)鍵間的夾角鍵角：分子中同一原子形成的兩個(gè)化學(xué)鍵間的夾角反映分子空間構(gòu)型的一個(gè)重要參數(shù)反映分子空間構(gòu)型的一個(gè)重要參數(shù)如如 H2S，HSH 鍵角為鍵角為92，決定構(gòu)型為，決定構(gòu)型為 “ V ” 字形字形。CO2，OCO的鍵角為的鍵角為180，則，則CO2 分子為直線形分子為直線形 。V 形形直線形直線形正四面體形正四面體形三角錐形三角錐形 鍵的極性鍵的極性 鍵的極性主要由成鍵原子的電負(fù)性不同而引起鍵的極性主要由成鍵原子的電負(fù)性不同而引起 非

15、極性共價(jià)鍵：成鍵原子的電負(fù)性相同，兩個(gè)原子非極性共價(jià)鍵：成鍵原子的電負(fù)性相同，兩個(gè)原子核的正電荷重心和成鍵電子對(duì)的負(fù)電荷重心恰好重合核的正電荷重心和成鍵電子對(duì)的負(fù)電荷重心恰好重合 極性共價(jià)鍵：成鍵原子的電負(fù)性不同，電負(fù)性大的極性共價(jià)鍵：成鍵原子的電負(fù)性不同，電負(fù)性大的原子帶部分負(fù)電荷，電負(fù)性小的原子帶部分正電荷，鍵原子帶部分負(fù)電荷，電負(fù)性小的原子帶部分正電荷，鍵的正電荷重心和負(fù)電荷重心不重合的正電荷重心和負(fù)電荷重心不重合由同一元素原子形成由同一元素原子形成由不同元素原子形成由不同元素原子形成一般來(lái)說(shuō)，成鍵原子間電負(fù)性相差越大，鍵的極性越強(qiáng)一般來(lái)說(shuō)，成鍵原子間電負(fù)性相差越大，鍵的極性越強(qiáng)物 質(zhì)N

16、aClHFHClHBrHICl2電負(fù)性差值2.11.90.90.70.40鍵型離子鍵極 性 共 價(jià) 鍵非極性共價(jià)鍵鍵型與成鍵原子電負(fù)性差值的關(guān)系鍵型與成鍵原子電負(fù)性差值的關(guān)系 CH4 的空間構(gòu)型為正四面體。C：2s22p2鍵角為：109.5 CH4 雜化(hybridization)：形成分子時(shí)，因原子之間相互影響，形成分子時(shí)，因原子之間相互影響，同一同一原子原子內(nèi)內(nèi)能量相近能量相近的不同類型的的不同類型的n個(gè)個(gè)價(jià)原子軌道混合重組，價(jià)原子軌道混合重組，重新分重新分配能量和確定空間方向配能量和確定空間方向，產(chǎn)生，產(chǎn)生n個(gè)新的個(gè)新的原子軌道。這一過(guò)程稱為原子軌道。這一過(guò)程稱為雜化。雜化。 雜化軌道

17、(hybrid orbital)：雜化形成的雜化形成的新新原子軌道稱為雜化軌道。原子軌道稱為雜化軌道。 +2s2p+-+sp雜化sp+ 雜化軌道波函數(shù)的角度部分一端肥大而電子云密度雜化軌道波函數(shù)的角度部分一端肥大而電子云密度增大，更有利于原子軌道間的增大，更有利于原子軌道間的最大程度地重疊最大程度地重疊，比未比未雜化軌道的成鍵能力強(qiáng)，雜化軌道的成鍵能力強(qiáng)，形成的共價(jià)鍵就越穩(wěn)定形成的共價(jià)鍵就越穩(wěn)定 原子在形成化學(xué)鍵的時(shí)候總是原子在形成化學(xué)鍵的時(shí)候總是盡可能的以雜化軌道盡可能的以雜化軌道的形式成鍵的形式成鍵雜化軌道未雜化軌道 雜化軌道之間力圖在空間取雜化軌道之間力圖在空間取最大角度分布最大角度分布

18、，使相，使相互間的互間的排斥能最小排斥能最小。形成的共價(jià)鍵穩(wěn)定，不同類型。形成的共價(jià)鍵穩(wěn)定，不同類型的雜化軌道之間的夾角不同，成鍵后所形成的分子的雜化軌道之間的夾角不同，成鍵后所形成的分子就有不同的空間構(gòu)型就有不同的空間構(gòu)型常見(jiàn)的雜化類型有常見(jiàn)的雜化類型有 s+p (sp、sp2、sp3) s+p+d (d2sp3 、sp3d2、dsp2、dsp3、 sp3d) 非過(guò)渡元素非過(guò)渡元素，ns、np 軌道能級(jí)比較接近，往往采軌道能級(jí)比較接近，往往采用用 sp 型雜化型雜化 過(guò)渡元素過(guò)渡元素，(n-1) d 、 ns 、np 或者或者ns 、np 、nd 軌軌道能級(jí)比較接近，往往采取道能級(jí)比較接近，

19、往往采取 dsp 和和 spd 型雜化型雜化 （一）（一）sp雜化雜化 2個(gè)個(gè)sp雜化軌道間的夾角為雜化軌道間的夾角為180，當(dāng)兩個(gè)，當(dāng)兩個(gè)sp雜雜化軌道與其它原子成鍵后，就形成化軌道與其它原子成鍵后，就形成直線形分子直線形分子。 每個(gè)每個(gè)sp雜化軌道均含雜化軌道均含1/2 s和和1/2 p軌道成分。軌道成分。+1個(gè)個(gè)ns1個(gè)個(gè)np2個(gè)個(gè)sp雜化軌道雜化軌道sp雜化雜化nspsp雜化雜化 Be:BeClCl （直線形）（直線形）激發(fā)激發(fā)2s2psp雜化雜化sp2p試說(shuō)明試說(shuō)明BeCl2分子的空間構(gòu)型。分子的空間構(gòu)型。2s2pBe：2s26C2s2p（基態(tài)）激發(fā)2s2p（激發(fā)態(tài)）sp雜化2psp

20、雜化（雜化態(tài)）C：2s22p2 3個(gè)個(gè)sp2雜化軌道間的夾角為雜化軌道間的夾角為120，分別與其，分別與其他他3個(gè)相同原子個(gè)相同原子成鍵后，就形成成鍵后，就形成正三角形分子正三角形分子 每個(gè)每個(gè)sp2雜化軌道均含雜化軌道均含1/3 s和和2/3 p 軌道成分軌道成分+1個(gè)個(gè)ns2個(gè)個(gè)np3個(gè)個(gè)sp2雜化軌道雜化軌道sp2雜化雜化BF3 :BFFF(平面三角形平面三角形)B:2s2p激發(fā)激發(fā)2s2psp2雜化雜化sp22pB：2s22p1BCl32s2p（基態(tài)）激發(fā)2s2p（激發(fā)態(tài)）sp2雜化2psp2雜化（雜化態(tài)）C2H4 4個(gè)個(gè)sp3雜化軌道間的夾角為雜化軌道間的夾角為109 28 ，當(dāng)，當(dāng)

21、4個(gè)個(gè)sp3雜化軌道與雜化軌道與4個(gè)相同原子個(gè)相同原子的軌道重疊成的軌道重疊成鍵后，就形成鍵后，就形成正四面體構(gòu)型的分子正四面體構(gòu)型的分子。 每個(gè)每個(gè)sp雜化軌道均含雜化軌道均含1/4 s和和3/4 p軌道成分。軌道成分。+1個(gè)個(gè)ns3個(gè)個(gè)np4個(gè)個(gè)sp3雜化軌道雜化軌道sp3雜化雜化nspsp3 3雜化雜化 C：2s2p激發(fā)激發(fā)2s2psp3雜化雜化sp3CH4正四面體構(gòu)型正四面體構(gòu)型雜化類型雜化類型參與雜化的原參與雜化的原子軌道子軌道雜化軌道數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道間夾雜化軌道間夾角角空間構(gòu)型空間構(gòu)型實(shí)例實(shí)例1個(gè)個(gè)ns 和和 1個(gè)個(gè) np 軌道間的雜化軌道間的雜化spsp2sp31個(gè)個(gè)ns 和

22、和 3個(gè)個(gè) np 軌道間的雜化軌道間的雜化1個(gè)個(gè)ns 和和 2個(gè)個(gè) np 軌道間的雜化軌道間的雜化2個(gè)個(gè)sp雜化軌道雜化軌道3個(gè)個(gè)sp2 雜化軌道雜化軌道4個(gè)個(gè)sp3 雜化軌道雜化軌線形直線形平面正三角形平面正三角形正四面體正四面體BeCl2 、C2H2BF3 、C2H4CCl4 、CH4等性雜化和不等性雜化等性雜化和不等性雜化 按雜化后所形成的幾個(gè)雜化軌道按雜化后所形成的幾個(gè)雜化軌道所含成分比例所含成分比例及及能量能量是否相同是否相同等性雜化等性雜化(equivalent hybridization): 完全相同完全相同 參與雜化的軌道均含有單電子或均是空軌道。參與

23、雜化的軌道均含有單電子或均是空軌道。 例如例如CH4是是sp3等性雜化。等性雜化。有孤對(duì)電子占據(jù)的原子軌道參與雜化。有孤對(duì)電子占據(jù)的原子軌道參與雜化。 例如例如NH3、H2O是是sp3不等性雜化不等性雜化。不等性雜化不等性雜化(nonequivalent hybridization): 不完全相同不完全相同 NH3 :N:NHHHHNH=10718sp3雜化雜化不等性不等性2s2psp3三角錐形三角錐形+HNHH107H2O:O:OHHHOH=10430 V 字形字形sp3雜化雜化不等性不等性2s2psp3不等性不等性激發(fā)不是雜化的前提激發(fā)不是雜化的前提不經(jīng)過(guò)激發(fā)過(guò)程雜化依然可以進(jìn)行不經(jīng)過(guò)激發(fā)

24、過(guò)程雜化依然可以進(jìn)行+HOH105圖圖n等性雜化等性雜化n不等性雜化：不等性雜化：nspsp3 3雜化為例雜化為例雜化雜化軌道軌道spspspsp2 2spsp3 3s s成分成分1/21/21/31/31/41/4p p成分成分1/21/22/32/33/43/4電子對(duì)電子對(duì)類型類型孤電子孤電子對(duì)對(duì)成鍵成鍵電子對(duì)電子對(duì)s s成分成分1/41/41/41/4p p成分成分3/43/43/4小小 結(jié)結(jié)雜化類型雜化類型spsp2sp3(等性等性)sp3(不等性不等性)參與雜化的原參與雜化的原子軌道子軌道1個(gè)個(gè)s+1個(gè)個(gè)p1個(gè)個(gè)s+2個(gè)個(gè)p1個(gè)個(gè)s+3個(gè)個(gè)p1個(gè)個(gè)s+3個(gè)個(gè)p雜化軌道數(shù)雜化軌道數(shù)2個(gè)

25、個(gè)sp3個(gè)個(gè)sp24個(gè)個(gè)sp34個(gè)個(gè)sp3 (含含1或或2對(duì)孤對(duì)電子對(duì)孤對(duì)電子)雜化軌道雜化軌道夾角夾角180120109.590109.5分子構(gòu)型分子構(gòu)型直線形直線形平面三角形平面三角形正四面體正四面體三角錐三角錐,V形形實(shí)例實(shí)例BeCl2, C2H2BF3, C2H4CH4, CCl4NH3, H2O分子極性分子極性無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)有有例例 題題試說(shuō)試說(shuō)COCl2分子中的成鍵情況。分子中的成鍵情況。COClClC: sp2雜化雜化C-Cl:C-O:p3sp2 xp2sp2zzp2p2 第三節(jié)第三節(jié) 價(jià)層電子對(duì)互斥理論價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)(VSEPR)n價(jià)層電子對(duì)互斥理論的基本要點(diǎn)價(jià)

26、層電子對(duì)互斥理論的基本要點(diǎn)n分子幾何構(gòu)型的預(yù)測(cè)分子幾何構(gòu)型的預(yù)測(cè)n判斷分子判斷分子( (離子離子) )幾何構(gòu)型的實(shí)例幾何構(gòu)型的實(shí)例 AX AXm mL Ln n分子中，中心原子分子中，中心原子A A與配位原子與配位原子X(jué) X的幾何構(gòu)型取的幾何構(gòu)型取決于中心原子的決于中心原子的價(jià)電子層中各電子對(duì)間的相互排斥作用，價(jià)電子層中各電子對(duì)間的相互排斥作用，價(jià)層電子對(duì)盡可能遠(yuǎn)離，以使排斥能最小。孤電子對(duì)價(jià)層電子對(duì)盡可能遠(yuǎn)離，以使排斥能最小。孤電子對(duì)L改變分子構(gòu)型。改變分子構(gòu)型。一、價(jià)層電子對(duì)互斥理論的基本要點(diǎn)一、價(jià)層電子對(duì)互斥理論的基本要點(diǎn) 1940 年年 Sidgwick 提出價(jià)層電子對(duì)互斥理論提出價(jià)層

27、電子對(duì)互斥理論( VSEPR )，用以判斷分子的幾何構(gòu)型。用以判斷分子的幾何構(gòu)型。注：價(jià)層電子對(duì)指的是形成注：價(jià)層電子對(duì)指的是形成鍵的電子對(duì)和孤電子對(duì)。鍵的電子對(duì)和孤電子對(duì)。分子或離子幾何構(gòu)型的推斷步驟：分子或離子幾何構(gòu)型的推斷步驟：1. 確定中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)確定中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)(1)A的價(jià)電子數(shù)的價(jià)電子數(shù)=A所在的族數(shù)所在的族數(shù) A, 硼族硼族, 碳族碳族, 氮族氮族,氧族氧族,鹵素鹵素,稀有氣體稀有氣體 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8(2)X的價(jià)電子數(shù)：的價(jià)電子數(shù)： H和鹵素記為和鹵素記為1，氧和硫記為，氧和硫記為0。(3)正離子應(yīng)減去電荷數(shù)正離子應(yīng)減去電荷數(shù),負(fù)離子應(yīng)

28、加上電荷數(shù)。負(fù)離子應(yīng)加上電荷數(shù)。 二、二、 分子幾何構(gòu)型的預(yù)測(cè)分子幾何構(gòu)型的預(yù)測(cè)VPN= A的價(jià)電子數(shù)的價(jià)電子數(shù)+X提供的價(jià)電子數(shù)提供的價(jià)電子數(shù) 離子電荷數(shù)離子電荷數(shù)( )負(fù)負(fù) 正正21例：例：CH4分子中，分子中，VPN = (4+14) /2 = 4 H2OVPN = (6+12) /2 = 4 SO3VPN = (6+0) /2 = 324SOVPN = (6+0+2) /2 = 42. 確定價(jià)層電子對(duì)的排布方式確定價(jià)層電子對(duì)的排布方式3. 確定中心原子的孤對(duì)電子對(duì)數(shù)確定中心原子的孤對(duì)電子對(duì)數(shù)n，推斷，推斷分子的幾何構(gòu)型。分子的幾何構(gòu)型。n= VPN - A用于與用于與X成鍵的電子數(shù)成鍵

29、的電子數(shù)例：例：SF4分子分子 n= 54 =1價(jià)層電子對(duì)盡可能遠(yuǎn)離，以使斥力最小。價(jià)層電子對(duì)盡可能遠(yuǎn)離，以使斥力最小。n=0：分子的幾何構(gòu)型與電子對(duì)的幾何構(gòu)型：分子的幾何構(gòu)型與電子對(duì)的幾何構(gòu)型 相同。相同。4. A與與X間具有重鍵時(shí)當(dāng)成單鍵處理。間具有重鍵時(shí)當(dāng)成單鍵處理。5. 價(jià)層電子對(duì)間的斥力大小規(guī)律：價(jià)層電子對(duì)間的斥力大小規(guī)律： 電子對(duì)間夾角愈小，斥力愈大；電子對(duì)間夾角愈小，斥力愈大； LP-LP LP-BP BP-BP ； 叁鍵叁鍵 雙鍵雙鍵 單鍵。單鍵。LP（孤電子對(duì)）：（孤電子對(duì)）：lone pairBP（成鍵電子對(duì)）：（成鍵電子對(duì)）：bond pairVP（價(jià)層電子對(duì)數(shù)）：（價(jià)層

30、電子對(duì)數(shù)）：valence pair價(jià)層電子對(duì)的排布方式價(jià)層電子對(duì)的排布方式價(jià)層電子對(duì)價(jià)層電子對(duì)數(shù)數(shù)( (VPNVPN) )價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型2 23 34 45 56 6直線型直線型平面正三角形平面正三角形正四面體正四面體三角雙錐三角雙錐正八面體正八面體AXAXm mL Ln n分子的幾何構(gòu)型與價(jià)層電子對(duì)的排布方式分子的幾何構(gòu)型與價(jià)層電子對(duì)的排布方式VPNVPNm m n nAXAXm mL Ln n價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型分子幾分子幾何構(gòu)型何構(gòu)型實(shí)例實(shí)例2 22 20 0AXAX2 2直線形直線形BeClBeCl2 23 33 30 0AXAX3 3平面正平面正三角形三角形B

31、FBF3 32 21 1AXAX2 2L LV V形形SnClSnCl2 2VPNVPNm mn nAXAXm mL Ln n價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型分子幾何分子幾何構(gòu)型構(gòu)型實(shí)例實(shí)例4 44 4 0 0AXAX4 4正四面體正四面體CHCH4 43 3 1 1AXAX3 3L L三角錐三角錐NHNH3 32 2 2 2AXAX2 2L L2 2V V形形H H2 2O OVPNVPNm mn nAXAXm mL Ln n價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型價(jià)層電子對(duì)構(gòu)型分子幾何分子幾何構(gòu)型構(gòu)型實(shí)例實(shí)例5 55 5 0 0AXAX5 5三角雙錐三角雙錐PClPCl5 54 4 1 1AXAX4 4L L變形四面變

32、形四面體體( (蹺蹺蹺蹺板形板形) )SFSF4 43 3 2 2AXAX3 3L L2 2T T形形ClFClF3 32 2 3 3AXAX2 2L L3 3直線形直線形XeFXeF2 2VPNVPNm mn nAXAXm mL Ln n價(jià)層電子對(duì)價(jià)層電子對(duì)排布排布方式方式分子幾何分子幾何構(gòu)型構(gòu)型實(shí)例實(shí)例6 66 6 0 0AXAX6 6正八面體正八面體SFSF6 65 5 1 1AXAX5 5L L四方錐四方錐ClFClF5 54 4 2 2AXAX4 4L L2 2正方形平正方形平面面XeFXeF4 4判斷分子判斷分子(離子離子)幾何構(gòu)型的實(shí)例幾何構(gòu)型的實(shí)例判斷BrF3分子的幾何構(gòu)型中心

33、原子Br的VPN=(7+13)/2=5，價(jià)層電子對(duì)排布呈三角雙錐構(gòu)型，n=(73)/2=2 BrF3屬于AX3L2型分子，幾何構(gòu)型為T(mén)型。P187 例題例題7,8,9第五節(jié)第五節(jié) 分子間作用力分子間作用力n 廣義講，分子間作用力是除共價(jià)鍵、離廣義講，分子間作用力是除共價(jià)鍵、離子鍵和金屬鍵以外的分子間和基團(tuán)間相互子鍵和金屬鍵以外的分子間和基團(tuán)間相互作用力的總稱作用力的總稱 n 范德華力范德華力(van der Waals force) 和氫鍵和氫鍵(hydrogen bond)一、共價(jià)分子的極性和極化一、共價(jià)分子的極性和極化（一）極性分子與非極性分子（一）極性分子與非極性分子 分子是顯電中性的，

34、但從分子內(nèi)部電荷的分布看，分子是顯電中性的，但從分子內(nèi)部電荷的分布看，可認(rèn)為可認(rèn)為正負(fù)電荷各集中于一點(diǎn)正負(fù)電荷各集中于一點(diǎn)，叫，叫電荷重心電荷重心非極性分子非極性分子(non-polar molecule) ：正、負(fù)電荷重心重合正、負(fù)電荷重心重合 H2、O2 、CO2 、CH4極性分子極性分子(polar molecule)：正、負(fù)電荷重心不重合正、負(fù)電荷重心不重合 HCl、HF、SO2 、NH3共價(jià)分子極性的判斷共價(jià)分子極性的判斷雙原子分子雙原子分子多原子分子多原子分子極性共價(jià)鍵極性共價(jià)鍵 極性分子極性分子非極性共價(jià)鍵非極性共價(jià)鍵 非極性分子非極性分子H2 、Cl2 、O2 示示 例例HCl

35、、HF極性共價(jià)鍵極性共價(jià)鍵非極性共價(jià)鍵非極性共價(jià)鍵 非極性分子非極性分子S8對(duì)稱對(duì)稱非極性分子非極性分子(分子構(gòu)型分子構(gòu)型)CO2 、CH4、BF3H2O、CHCl3、NH3不對(duì)稱不對(duì)稱極性分子極性分子分子極性大小的量度分子極性大小的量度q: :分子中正電荷或負(fù)電荷中心上的電量分子中正電荷或負(fù)電荷中心上的電量d: 分子中正或負(fù)電荷中心的距離分子中正或負(fù)電荷中心的距離電偶極矩電偶極矩(electric dipole moment)：= qd （單位為單位為10-30 Cm）v0: 極性分子極性分子，越大，分子極性越大越大，分子極性越大v= 0: 非極性分子非極性分子，如，如H2、CO2 、CH4

36、、BF3HF、HCl的的依次為依次為6.4、3.62 在在外電場(chǎng)作用外電場(chǎng)作用下，無(wú)論是極性分子還是非極性分下，無(wú)論是極性分子還是非極性分子都會(huì)發(fā)生變形，變形分子中電子云與原子核出現(xiàn)相子都會(huì)發(fā)生變形，變形分子中電子云與原子核出現(xiàn)相對(duì)位移，使對(duì)位移，使極性分子的極性分子的增大增大、使、使非極性分子產(chǎn)生誘非極性分子產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極導(dǎo)偶極，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為分子的極化分子的極化誘導(dǎo)偶極誘導(dǎo)偶極 除外電場(chǎng)外，除外電場(chǎng)外，荷電離子荷電離子或或極性分子極性分子對(duì)其附對(duì)其附近分子也相當(dāng)是一微電場(chǎng)，近分子也相當(dāng)是一微電場(chǎng)，能產(chǎn)生極化作用能產(chǎn)生極化作用 分子或離子在外電場(chǎng)作用下，正負(fù)電荷中心分子或離子在外電

37、場(chǎng)作用下，正負(fù)電荷中心產(chǎn)生相對(duì)位移，分子發(fā)生變形，稱為產(chǎn)生相對(duì)位移，分子發(fā)生變形，稱為分子的變分子的變形性。形性。二、范德華力二、范德華力（一）范德華力的分類（一）范德華力的分類 1. 取向力（取向力（orientation force) 分子間作用力（非荷電的原子或分子之間的弱吸引力）分子間作用力（非荷電的原子或分子之間的弱吸引力） 當(dāng)當(dāng)極性分子極性分子互相接近時(shí)，分子的永久偶極之間互相接近時(shí)，分子的永久偶極之間同極相斥、異極相吸，使同極相斥、異極相吸，使分子在空間按一定取向分子在空間按一定取向排列吸引排列吸引，而處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。這種，而處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。這種永久偶極永久偶極間的吸引力間的

38、吸引力稱為稱為取向力取向力2062221)4(132 TrE 當(dāng)當(dāng)非極性分子非極性分子與與極性分子極性分子接近時(shí)，極性分子的永接近時(shí)，極性分子的永久偶極產(chǎn)生的電場(chǎng)使非極性分子極化產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。久偶極產(chǎn)生的電場(chǎng)使非極性分子極化產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。永久偶極與誘導(dǎo)偶極間的吸引力永久偶極與誘導(dǎo)偶極間的吸引力稱為稱為誘導(dǎo)力誘導(dǎo)力。620211)4(raE a1極化率，與被誘導(dǎo)分子的變形性成正比極化率，與被誘導(dǎo)分子的變形性成正比對(duì)極性分子來(lái)說(shuō)，誘導(dǎo)力是一種附加的作用力對(duì)極性分子來(lái)說(shuō)，誘導(dǎo)力是一種附加的作用力 非極性分子中電子不斷運(yùn)動(dòng)和原子核的振動(dòng)，使某非極性分子中電子不斷運(yùn)動(dòng)和原子核的振動(dòng)，使某一瞬間分子的正負(fù)

39、電荷中心不重合，形成一瞬間分子的正負(fù)電荷中心不重合，形成瞬時(shí)偶極瞬時(shí)偶極，瞬時(shí)偶極可使相鄰的另一非極性分子產(chǎn)生瞬時(shí)偶極可使相鄰的另一非極性分子產(chǎn)生瞬時(shí)誘導(dǎo)偶瞬時(shí)誘導(dǎo)偶極極。瞬時(shí)偶極間相互作用產(chǎn)生的引力瞬時(shí)偶極間相互作用產(chǎn)生的引力叫叫色散力色散力。 非極性分子之間只存在色散力非極性分子之間只存在色散力206212121)4(1)(23 raaIIIIE任何分子都在不斷產(chǎn)生瞬間偶極任何分子都在不斷產(chǎn)生瞬間偶極極性極性非極性非極性例：判斷下列各組分子之間存在何種范德華力例：判斷下列各組分子之間存在何種范德華力？(1) H2和和CO2 (2) 乙醇和苯乙醇和苯 (3) 水和甲醇水和甲醇取向力取向力誘導(dǎo)

40、力誘導(dǎo)力色散力色散力極性分子間極性分子間非極性分子間非極性分子間 色散力色散力的大小與分子是否容易變形有關(guān)的大小與分子是否容易變形有關(guān)，一般隨，一般隨著著摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量增大而增大，增大而增大，是分子間的主要作用力是分子間的主要作用力，誘誘導(dǎo)力一般較小，取向力只有當(dāng)分子的極性很強(qiáng)時(shí)才占導(dǎo)力一般較小，取向力只有當(dāng)分子的極性很強(qiáng)時(shí)才占有優(yōu)勢(shì)。有優(yōu)勢(shì)。分子分子取向力取向力誘導(dǎo)力誘導(dǎo)力色散力色散力總能量總能量Ar0.0000.0008.498.49HBr0.6860.50221.9223.11HCl3.3051.00416.8221.13NH313.311.54814.9429.80H2O36.381

41、.9298.99647.31表表 分子間范德華力的作用能分配（單位分子間范德華力的作用能分配（單位kJmol-1) 范德華力作用能很小范德華力作用能很小，一般比化學(xué)鍵低，一般比化學(xué)鍵低12個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，不是化學(xué)鍵。量級(jí)，不是化學(xué)鍵。 作用的范圍很小作用的范圍很小, 幾十到幾百幾十到幾百pm，作用力的大小作用力的大小隨分子之間距離增大而迅速減弱隨分子之間距離增大而迅速減弱 。 不具有方向性和飽和性不具有方向性和飽和性 決定物質(zhì)的決定物質(zhì)的熔點(diǎn)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)沸點(diǎn)等物理性質(zhì)的主要因素等物理性質(zhì)的主要因素F2 Cl2 Br2 I2小小大大小小大大低低高高低低高高摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量力力沸點(diǎn)沸點(diǎn)熔點(diǎn)熔點(diǎn)氫化物氫

42、化物沸點(diǎn)沸點(diǎn)()氫化物氫化物沸點(diǎn)沸點(diǎn)()HF+20H2O+100HCl-84H2S-60.75HBr-67H2Se-41.5HI-35H2Te-1.3（一）氫鍵及其種類（一）氫鍵及其種類 當(dāng)當(dāng)H原子原子與與電負(fù)性高電負(fù)性高、半徑小半徑小的的X原子原子以極性共價(jià)以極性共價(jià)鍵結(jié)合后，由于鍵結(jié)合后，由于X原子吸引電子能力大，使原子吸引電子能力大，使H原子顯示原子顯示較強(qiáng)正電荷場(chǎng)，在與另一個(gè)較強(qiáng)正電荷場(chǎng)，在與另一個(gè)電負(fù)性較強(qiáng)電負(fù)性較強(qiáng)且且有孤對(duì)電子有孤對(duì)電子的的Y原子原子接觸時(shí)，又能產(chǎn)生接觸時(shí)，又能產(chǎn)生靜電吸引力靜電吸引力，該吸引力稱，該吸引力稱為為氫鍵氫鍵，用，用“”表示。表示。XH YX、Y 可以相同也可以不同，如可以相同也可以不同，如F、O、N等原子。等原子。HF分子間的氫鍵分子間的氫鍵FH F H NH3和水分子間的氫鍵和水分子間的氫鍵v 形成：形成：XHYv 本質(zhì)：本質(zhì)：靜電作用靜電作用v 強(qiáng)弱：強(qiáng)弱：與原子與原子X(jué)，Y的電負(fù)性及原子半徑有關(guān)。的電負(fù)性及原子半徑有關(guān)。 原子原子X(jué)、Y的電負(fù)性越大，半徑越小，氫鍵越強(qiáng)的電負(fù)性越大，半徑越小，氫鍵越強(qiáng)。 FH F OH O OH N NH N水水冰冰HF分子間氫鍵分子間氫鍵H2O分子間氫鍵分子間氫