基礎化學課件化學鍵及分子結構第一頁，共八十三頁，2022年，8月28日本章作業(yè)：P322:2,4,5,12,13,16.P324:2,8.第二頁，共八十三頁，2022年，8月28日1共價鍵1.化學鍵分子或晶體中相鄰原子間強烈的相互作用

共價鍵分類金屬鍵

離子鍵第三頁，共八十三頁，2022年，8月28日2價鍵理論（valenceband,

VB法）2.1鍵的形成與特點2.2鍵型第四頁，共八十三頁，2022年，8月28日價鍵(ValenceBond,VB)理論基本觀點：兩原子間通過共用電子對相連形成分子。是基于電子定域于兩原子之間的成鍵理論。共價鍵的形成與本質:（1）成鍵兩原子靠近時,鍵合雙方各提供自旋方向相反的未成對電子。（2）鍵合雙方原子軌道應盡可能最大程度地重疊。(對稱性相同,能量相近的軌道發(fā)生重疊)2.1鍵的形成與特點第五頁，共八十三頁，2022年，8月28日共價鍵的本質：原子相互接近時，由于原子軌道的重疊，原子間通過共用自旋方向相反的電子對使體系能量降低，由此形成共價鍵。第六頁，共八十三頁，2022年，8月28日共價鍵的特征HClHOHNN2.2鍵型（1）σ鍵：頭碰頭

（2）π鍵：肩并肩鍵能較低N22s22p3NN(原子軌道角度分布以同號重疊)鍵能較高第七頁，共八十三頁，2022年，8月28日鍵：頭碰頭方式重疊Cl:3s23p5

3px1

3py23pz2第八頁，共八十三頁，2022年，8月28日鍵：肩并肩方式重疊p-p鍵N:2s22p32px1

2py12pz1第九頁，共八十三頁，2022年，8月28日鍵：肩并肩方式重疊p-d

鍵d-d

鍵第十頁，共八十三頁，2022年，8月28日（3）配位鍵形成條件：成鍵原子一方有孤對電子，另一方有空軌道。例：CO的價鍵結構式:(與N2為等電子分子)第十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日C：O：

：O——C：????

O==C2s2p第十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日1s1syxH2S中：S的3px,3py

H的1s第十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日C和H形成的C-H化合物中，應該形成CH2,但實際上是形成了CH4，怎樣解釋？第十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日2雜化軌道理論基本要點：1成鍵時能級相近的價電子軌道相混雜，形成新的價電子軌道——雜化軌道。2雜化前后軌道數(shù)目不變。3雜化后軌道伸展方向，形狀發(fā)生改變,

成鍵時軌道可以更大程度的重疊,使成鍵能力增強?？梢园阉醋鱒B法的發(fā)展與補充第十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日CH4的空間構型為正四面體C：2s22p21.sp3雜化第十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日sp3第十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日第十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日B：2s22p12.sp2雜化BF3的空間構型為平面三角形第十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日sp2sp2雜化2S22p1第二十頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日第二十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日Be：2s23.sp雜化BH2的空間構型為直線形HHBespsp雜化Be采用sp雜化生成BeH2第二十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日兩個sp雜化軌道第二十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日

2雜化類型與分子空間構型的關系

①sp雜化軌道

1個ns軌道與1個

np軌道雜化形成2個sp雜化軌道：

xx++pxs++-1800--spspBeCl2的成鍵過程：鈹原子雜化

2s

2p

鈹原子基態(tài)2s

2p

激發(fā)態(tài)sp

2p

雜化狀態(tài)第二十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日BeCl2的成鍵過程：第二十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日第三十頁，共八十三頁，2022年，8月28日4.不等性sp3雜化第三十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日第三十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日第三十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日104o30’第三十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日小結:雜化軌道的類型與分子的空間構型雜化軌道類型參加雜化的軌道雜化軌道數(shù)成鍵軌道夾角分子空間構型實例中心原子s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p2443Be(ⅡA)B(ⅢA)C,Si(ⅣA)N,P(ⅤA)O,S(ⅥA)Hg(ⅡB)不等性第三十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日3價層電子對互斥理論基本要點1.分子或離子的空間構型與中心原子的價層電子對數(shù)目有關VP=BP+LP(價層)(成鍵)(孤對)2.價層電子對盡可能遠離,以使斥力最小LP-LP>LP-BP>BP-BP3.根據(jù)VP和LP,推測分子的空間構型第三十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日推測方法(AXm)(1)確定中心原子A的價層電子對數(shù)VPVP=1/2[A的價電子數(shù)+X提供的價電子數(shù)

-離子電荷代數(shù)值]原則:①A的價電子數(shù)=主族序數(shù);②配體X:H和鹵素每個原子各提供一個價電子,氧與硫不提供價電子;例:VP()=(6+4×0-(-2))=4第三十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日注：①鹵素原子作中心原子時，提供所有的7個價電子，作配位原子時只提供1個價電子；②氧族元素的原子作中心原子時，提供所有的6個價電子，作配位原子時不提供價電子；③惰性氣體元素的原子作中心原子時，最外層電子均看作價層電子第三十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日例：計算NH4+、IF2–的價層電子對的數(shù)目。VP(NH4+)=(5+4×1–1)/2=4VP(IF2–)=[7+2×1–(–1)]/2=5第三十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日(2)確定電子對的空間排布方式VP=2直線形VP=3平面三角形VP=4正四面體VP=5三角雙錐VP=6正八面體AAAAA::::::::::::::::::::第四十頁，共八十三頁，2022年，8月28日(3)確定孤對電子數(shù)和分子空間構型①LP=0分子的空間構型=電子對的空間構型VP=(2+2)=2LP=0VP=(6+6)=6LP=0VP=(4+4)=4LP=0VP=(5+5)=5LP=0VP=(3+3)=3LP=0第四十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日②LP≠0分子的空間構型≠電子對的空間構型使價層電子對斥力最小VPLP電子對的空間構型分子的空間構型34611212第四十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日VP=5LP=1LP=2變形四面體T字形LP-BP（）LP-LP（）04106FClF:FClF::F:::FClFFF3第四十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日中心原子的價層電子對中有孤對電子存在VPLP=VP-n分子或離子的幾何構型實例31V形SO241三角錐NH32V形H2O51變形四面體TeCl42T形ClF33直線形XeF2、I3–61四方錐IF52平面正方形ICl4–第四十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日VP23456A的雜化類型spsp2sp3sp3dsp3d2價層電子對空間構型直線形平面三角形正四面體三角雙錐正八面體

中心原子的價層電子對的空間構型與其雜化軌道之間的對應關系第四十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日

可以看出,雜化軌道理論是從原子軌道的雜化來探討分子的幾何構型;價層電子對互斥理論則是從價層電子對的互斥作用來探討分子的幾何構型,二者角度不同,而所得的結果大致相同第四十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日思考題:

解釋NO2-,I3-,[AlF6]3-,BrF3

,BrF5等離子或分子的空間構型。第四十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日

價層電子對互斥理論的局限性

只適用于中心原子為主族元素或

d0、d5、d10的過渡元素的原子

只適用于孤立的分子或離子，不適用于固體的空間結構第四十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日4分子間力和氫鍵4.1鍵參數(shù)4.2分子間力4.3氫鍵第四十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日1.鍵能指氣態(tài)分子在一定溫度和標準壓力下每斷裂1mol的鍵時的焓變。E(H--Cl)=431kJ·mol-1E(Cl--Cl)=244kJ·mol-1鍵能越大,鍵越牢固

4.1鍵參數(shù)第五十頁，共八十三頁，2022年，8月28日分子內成鍵兩原子核間的平衡距離在兩個確定的原子之間,如果形成不同的化學鍵,其鍵長越短,鍵能就越大,鍵就越牢固.

2.鍵長:3.鍵角:在分子中兩個相鄰化學鍵之間的夾角稱為鍵角.第五十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日4.2分子間力和氫鍵

指分子和分子之間弱的相互作用力分子極性的量度——偶極矩μμ=

q·dq：正（負）電荷重心(電荷集中點)的電量d：正（負）電荷重心的距離

偶極矩是一個矢量，其方向是從正極到負極。電子的電荷等于1.6×10-19C，兩個中心的距離和分子的直徑有相同的數(shù)量級，即10-10m，故偶極矩大小的數(shù)量級為10-30C·m。

1.分子的極性：第五十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日分子沒有極性，非極性分子正、負電荷重心不重合者分子有極性，極性分子正、負電荷中重心重合者

分子是否有極性，關鍵要看分子中電荷重心是否重合。第五十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日對于雙原子分子：鍵有極性、分子就有極性(鍵的極性與分子的極性一致，而且鍵越強、分子的極性也越強)。

HF>HCl>HBr>HI

對于多原子分子：極性鍵多原子分子不一定是極性分子，還與分子的空間構型有關系如：CH4CCl4

無極性，

CHCl3

有極性第五十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日

分子偶極矩的測定，可得到分子結構的參考資料。

CO2：C-O

鍵有極性，但分子無極性，得CO2為線性分子。

BF3分子無極性，為平面結構，而NH3分子有極性，為三角錐結構第五十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日分子的偶極矩μ(×10－30C·m)D＝3.33×10-30C·m分子式偶極矩分子式偶極矩H2N2CO2CS2CH4COCHCl3H2S000000.403.503.67SO2H2ONH3HCNHFHClHBrHI5.336.174.909.856.373.572.671.40第五十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日分子極性分子非極性分子偶極矩0=0雙原子分子異核：HX同核：H2、N2、O2多原子分子同核O3S8異核NH3CH4、BF3、CO2可看出：雙原子分子的極性與鍵的極性一致多原子分子的極性與鍵的極性有關，還與分子的空間構型有關第五十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日2.分子間力(VanderWaals力)包括以下三個部分:(1)取(定)向力(2)誘導力(3)色散力特點：1.作用能量小,一般為幾到幾十kJmol-12.無飽和性和方向性,近距離.3.三種力當中色散力最重要.第五十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日

分子的極化率：衡量分子變形性大小的物理量極化：正負電荷中心分化的過程第五十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日極化率越大，分子易變形=·E式中：—極化率單位：C·m2·V-1E—電場強度單位：V·m-1永久偶極：極性分子的固有偶極誘導偶極：在外電場作用下產生的偶極瞬時偶極：在某一瞬間，由于分子的正、負電荷中心不重合而產生的偶極第六十頁，共八十三頁，2022年，8月28日

2.分子間力的本質和類型（1）色散力

非極性分子在某一瞬間總會有一個偶極存在，這種偶極叫做瞬時偶極。靠近的兩分子間由于同極相斥異極相吸，瞬時偶極間總是處于異極相鄰的狀態(tài)。我們把瞬時偶極間產生的分子間力叫做色散力.

定義:分子間的相互作用稱為分子間力，又叫范德華力。第六十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日非極性分子的瞬時偶極之間的相互作用由于瞬時偶極而產生的分子間相互作用。一大段時間內的大體情況每一瞬間第六十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日

雖然瞬時偶極存在的時間極短，但偶極異極相鄰的狀態(tài)總是不斷地重復著，所以任何分子(不論極性與否)相互靠近時，都存在著色散力。同族元素單質及其化合物，隨分子量的增加，分子體積越大，瞬時偶極矩也越大，色散力越大。第六十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日

（2）誘導力

當極性分子和非極性分子靠近時，首先兩個分子都有各自的瞬時偶極，顯然是存在著色散力的。除此而外極性分子受極性分子電場的作用，原來重合的正、負電荷重心分離開來產生誘導偶極。誘導偶極與極性分子固有偶極間的作用力叫誘導力。另一方面，誘導偶極又反作用于極性分子，使其偶極長度增加，進一步加強了相互吸引力。第六十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日決定誘導作用強弱的因素：極性分子的偶極矩：

μ愈大，誘導作用愈強。非極性分子的極化率：

α愈大，誘導作用愈強。誘導偶極而產生的分子間相互作用。分子離得較遠分子靠近時第六十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日

（3）取向力

當極性分子相互靠近時，它們的固有偶極間相互作用，兩個分子在空間按照異極相鄰的狀態(tài)取向。由于固有偶極的取向而引起的分子間的力叫做取向力。分子離得較遠取向誘導第六十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日分子極性

色散作用

誘導作用

取向作用

非-非

√

非-極

√

√

極-極

√

√

√

分子間力是三種吸引力的總稱，其大小一般為幾kJ·mol－1，比化學鍵小1－2個數(shù)量級。思考:CO2BF3CH4的分子之間;HCl與CO2分子之間存在何種力?

第六十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日分子間力的特點：

不同情況下，分子間力的組成不同。例如，非極性分子之間只有色散力；極性分子之間有三種力，并以色散力為主，僅僅極性很大的H2O分子例外。

分子間力作用的范圍很小(一般是300－500pm)。

分子間作用力較弱，既無方向性又無飽和性。第六十八頁，共八十三頁，2022年，8月28日分子量色散作用分子間力沸點熔點水中溶解度HeNeArKrXe小大小大小大小大低高小大

決定物質的熔、沸點、氣化熱、熔化熱、蒸氣壓、溶解度及表面張力等物理性質的重要因素。分子間力的意義：第六十九頁，共八十三頁，2022年，8月28日

HFHClHBrHI沸點/℃－85.0－66.7－35.4

19.9極化率小大色散作用弱強沸點低高HF為何反常的高？原因——存在氫鍵。

HF分子中，共用電子對強烈偏向電負性大的F原子一側。在幾乎裸露的H原子核與另一個HF分子中F原子的某一孤對電子之間產生的吸引作用稱為氫鍵。第七十頁，共八十三頁，2022年，8月28日氫鍵的形成條件：分子中有H和電負性大、半徑小且有孤對電子的元素(F，O，N)形成氫鍵。①鍵長特殊：F－HF270pm②鍵能小E(F－HF)28kJ·mol－1③具有飽和性和方向性氫鍵的特點：第七十一頁，共八十三頁，2022年，8月28日

氫鍵的方向性是指Y原子與X－H形成氫鍵時，將盡可能使氫鍵與X－H鍵軸在同一方向，即X－－H…Y三個原子在同一直線，

氫鍵的飽和性是指每一個X－H只能與一個Y原子形成氫鍵。FF（O、N）HFHdl第七十二頁，共八十三頁，2022年，8月28日

除了HF、H2O、NH3有分子間氫鍵外，在有機羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白質中也有氫鍵的存在。例如：甲酸靠氫鍵形成二聚體。HCOOHHOOHC

除了分子間氫鍵外，還有分子內氫鍵。例如，硝酸的分子內氫鍵使其熔、沸點較低。第七十三頁，共八十三頁，2022年，8月28日

氫鍵對物質性質的影響：分子間氫鍵和分子內氫鍵對物質性質的影響不同分子間氫鍵使物質的熔點、沸點升高，使溶液的密度、粘度增大；分子內氫鍵使熔點、沸點降低第七十四頁，共八十三頁，2022年，8月28日氫鍵第七十五頁，共八十三頁，2022年，8月28日5離子極化離子可以產生電場,使得周圍異性離子的電子云發(fā)生變形,這種現(xiàn)象為離子的極化.離子極化的強弱決定于離子的兩方面性質:離子的極化和離子的變形性.極化力是指離子產生電場強度的大小,它的大小取決于:離子半徑,離子電荷以及電子的構型.離子的變形性是指離子在電場作用下,電子云發(fā)生變形性的難易.它的大小取決于離子半徑,離子電荷以及電子構型.第七十六頁，共八十三頁，2022年，8月28日離子在電場中產生誘導偶極的現(xiàn)象稱為離子極化現(xiàn)象。

離子具有變形性，所以可以被電場極化。離子作為帶電微粒，自身又可以起電場作用，去使其它離子變形。離子這種能力稱為極化能力。故離子有二重性：變形性和極化能力。＋－－－＋＋＋－＋－正離子極化力大，變形性??；負離子變形性大，極化力小第七十七頁，共八十三頁，2022年，8月28日陽離子:半徑小,一般只考慮它的極化作用陰離子:半徑大,外殼上有較多電子容易變形1.陽離子的電子構型:(1)2電子構型:Li+Be2+(2)8電子構型:Na+Al3+(3)18電子構型:Ag+Hg2+(4)18+