基礎(chǔ)化學(xué)課件化學(xué)鍵及分子結(jié)構(gòu)第1頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一本章作業(yè)：P322:2,4,5,12,13,16.P324:2,8.第2頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1共價(jià)鍵1.化學(xué)鍵分子或晶體中相鄰原子間強(qiáng)烈的相互作用

共價(jià)鍵分類金屬鍵

離子鍵第3頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2價(jià)鍵理論（valenceband,

VB法）2.1鍵的形成與特點(diǎn)2.2鍵型第4頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一價(jià)鍵(ValenceBond,VB)理論基本觀點(diǎn)：兩原子間通過共用電子對(duì)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(jià)鍵的形成與本質(zhì):（1）成鍵兩原子靠近時(shí),鍵合雙方各提供自旋方向相反的未成對(duì)電子。（2）鍵合雙方原子軌道應(yīng)盡可能最大程度地重疊。(對(duì)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(diǎn)第5頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一共價(jià)鍵的本質(zhì)：原子相互接近時(shí)，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(duì)使體系能量降低，由此形成共價(jià)鍵。第6頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一共價(jià)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(hào)重疊)鍵能較高第7頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一鍵：頭碰頭方式重疊Cl:3s23p5

3px1

3py23pz2第8頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一鍵：肩并肩方式重疊p-p鍵N:2s22p32px1

2py12pz1第9頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一鍵：肩并肩方式重疊p-d

鍵d-d

鍵第10頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）配位鍵形成條件：成鍵原子一方有孤對(duì)電子，另一方有空軌道。例：CO的價(jià)鍵結(jié)構(gòu)式:(與N2為等電子分子)第11頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一C：O：

：O——C：????

O==C2s2p第12頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1s1syxH2S中：S的3px,3py

H的1s第13頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一C和H形成的C-H化合物中，應(yīng)該形成CH2,但實(shí)際上是形成了CH4，怎樣解釋？第14頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2雜化軌道理論基本要點(diǎn)：1成鍵時(shí)能級(jí)相近的價(jià)電子軌道相混雜，形成新的價(jià)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(shí)軌道可以更大程度的重疊,使成鍵能力增強(qiáng)。可以把它看作VB法的發(fā)展與補(bǔ)充第15頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一CH4的空間構(gòu)型為正四面體C：2s22p21.sp3雜化第16頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一sp3第17頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第18頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一B：2s22p12.sp2雜化BF3的空間構(gòu)型為平面三角形第19頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一sp2sp2雜化2S22p1第20頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第21頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第22頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第23頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第24頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第25頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一Be：2s23.sp雜化BH2的空間構(gòu)型為直線形HHBespsp雜化Be采用sp雜化生成BeH2第26頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一兩個(gè)sp雜化軌道第27頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2雜化類型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系

①sp雜化軌道

1個(gè)ns軌道與1個(gè)

np軌道雜化形成2個(gè)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28頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一BeCl2的成鍵過程：第29頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第30頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.不等性sp3雜化第31頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第32頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第33頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一104o30’第34頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一小結(jié):雜化軌道的類型與分子的空間構(gòu)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(gòu)型實(shí)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35頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3價(jià)層電子對(duì)互斥理論基本要點(diǎn)1.分子或離子的空間構(gòu)型與中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)目有關(guān)VP=BP+LP(價(jià)層)(成鍵)(孤對(duì))2.價(jià)層電子對(duì)盡可能遠(yuǎn)離,以使斥力最小LP-LP>LP-BP>BP-BP3.根據(jù)VP和LP,推測(cè)分子的空間構(gòu)型第36頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一推測(cè)方法(AXm)(1)確定中心原子A的價(jià)層電子對(duì)數(shù)VPVP=1/2[A的價(jià)電子數(shù)+X提供的價(jià)電子數(shù)

-離子電荷代數(shù)值]原則:①A的價(jià)電子數(shù)=主族序數(shù);②配體X:H和鹵素每個(gè)原子各提供一個(gè)價(jià)電子,氧與硫不提供價(jià)電子;例:VP()=(6+4×0-(-2))=4第37頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一注：①鹵素原子作中心原子時(shí)，提供所有的7個(gè)價(jià)電子，作配位原子時(shí)只提供1個(gè)價(jià)電子；②氧族元素的原子作中心原子時(shí)，提供所有的6個(gè)價(jià)電子，作配位原子時(shí)不提供價(jià)電子；③惰性氣體元素的原子作中心原子時(shí)，最外層電子均看作價(jià)層電子第38頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例：計(jì)算NH4+、IF2–的價(jià)層電子對(duì)的數(shù)目。VP(NH4+)=(5+4×1–1)/2=4VP(IF2–)=[7+2×1–(–1)]/2=5第39頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)確定電子對(duì)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40頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(3)確定孤對(duì)電子數(shù)和分子空間構(gòu)型①LP=0分子的空間構(gòu)型=電子對(duì)的空間構(gòu)型VP=(2+2)=2LP=0VP=(6+6)=6LP=0VP=(4+4)=4LP=0VP=(5+5)=5LP=0VP=(3+3)=3LP=0第41頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一②LP≠0分子的空間構(gòu)型≠電子對(duì)的空間構(gòu)型使價(jià)層電子對(duì)斥力最小VPLP電子對(duì)的空間構(gòu)型分子的空間構(gòu)型34611212第42頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一VP=5LP=1LP=2變形四面體T字形LP-BP（）LP-LP（）04106FClF:FClF::F:::FClFFF3第43頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一中心原子的價(jià)層電子對(duì)中有孤對(duì)電子存在VPLP=VP-n分子或離子的幾何構(gòu)型實(shí)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44頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一VP23456A的雜化類型spsp2sp3sp3dsp3d2價(jià)層電子對(duì)空間構(gòu)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(jià)層電子對(duì)的空間構(gòu)型與其雜化軌道之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系第45頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

可以看出,雜化軌道理論是從原子軌道的雜化來(lái)探討分子的幾何構(gòu)型;價(jià)層電子對(duì)互斥理論則是從價(jià)層電子對(duì)的互斥作用來(lái)探討分子的幾何構(gòu)型,二者角度不同,而所得的結(jié)果大致相同第46頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一思考題:

解釋NO2-,I3-,[AlF6]3-,BrF3

,BrF5等離子或分子的空間構(gòu)型。第47頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

價(jià)層電子對(duì)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(jié)構(gòu)第48頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4分子間力和氫鍵4.1鍵參數(shù)4.2分子間力4.3氫鍵第49頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.鍵能指氣態(tài)分子在一定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓力下每斷裂1mol的鍵時(shí)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50頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分子內(nèi)成鍵兩原子核間的平衡距離在兩個(gè)確定的原子之間,如果形成不同的化學(xué)鍵,其鍵長(zhǎng)越短,鍵能就越大,鍵就越牢固.

2.鍵長(zhǎng):3.鍵角:在分子中兩個(gè)相鄰化學(xué)鍵之間的夾角稱為鍵角.第51頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.2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(fù)）電荷重心(電荷集中點(diǎn))的電量d：正（負(fù)）電荷重心的距離

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

1.分子的極性：第52頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分子沒有極性，非極性分子正、負(fù)電荷重心不重合者分子有極性，極性分子正、負(fù)電荷中重心重合者

分子是否有極性，關(guān)鍵要看分子中電荷重心是否重合。第53頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)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(qiáng)、分子的極性也越強(qiáng))。

HF>HCl>HBr>HI

對(duì)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(gòu)型有關(guān)系如：CH4CCl4

無(wú)極性，

CHCl3

有極性第54頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

分子偶極矩的測(cè)定，可得到分子結(jié)構(gòu)的參考資料。

CO2：C-O

鍵有極性，但分子無(wú)極性，得CO2為線性分子。

BF3分子無(wú)極性，為平面結(jié)構(gòu)，而NH3分子有極性，為三角錐結(jié)構(gòu)第55頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分子的偶極矩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56頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一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(guān)，還與分子的空間構(gòu)型有關(guān)第57頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.分子間力(VanderWaals力)包括以下三個(gè)部分:(1)取(定)向力(2)誘導(dǎo)力(3)色散力特點(diǎn)：1.作用能量小,一般為幾到幾十kJmol-12.無(wú)飽和性和方向性,近距離.3.三種力當(dāng)中色散力最重要.第58頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

分子的極化率：衡量分子變形性大小的物理量極化：正負(fù)電荷中心分化的過程第59頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一極化率越大，分子易變形=·E式中：—極化率單位：C·m2·V-1E—電場(chǎng)強(qiáng)度單位：V·m-1永久偶極：極性分子的固有偶極誘導(dǎo)偶極：在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的偶極瞬時(shí)偶極：在某一瞬間，由于分子的正、負(fù)電荷中心不重合而產(chǎn)生的偶極第60頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2.分子間力的本質(zhì)和類型（1）色散力

非極性分子在某一瞬間總會(huì)有一個(gè)偶極存在，這種偶極叫做瞬時(shí)偶極。靠近的兩分子間由于同極相斥異極相吸，瞬時(shí)偶極間總是處于異極相鄰的狀態(tài)。我們把瞬時(shí)偶極間產(chǎn)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61頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一非極性分子的瞬時(shí)偶極之間的相互作用由于瞬時(shí)偶極而產(chǎn)生的分子間相互作用。一大段時(shí)間內(nèi)的大體情況每一瞬間第62頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

雖然瞬時(shí)偶極存在的時(shí)間極短，但偶極異極相鄰的狀態(tài)總是不斷地重復(fù)著，所以任何分子(不論極性與否)相互靠近時(shí)，都存在著色散力。同族元素單質(zhì)及其化合物，隨分子量的增加，分子體積越大，瞬時(shí)偶極矩也越大，色散力越大。第63頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

（2）誘導(dǎo)力

當(dāng)極性分子和非極性分子靠近時(shí)，首先兩個(gè)分子都有各自的瞬時(shí)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(chǎng)的作用，原來(lái)重合的正、負(fù)電荷重心分離開來(lái)產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極。誘導(dǎo)偶極與極性分子固有偶極間的作用力叫誘導(dǎo)力。另一方面，誘導(dǎo)偶極又反作用于極性分子，使其偶極長(zhǎng)度增加，進(jìn)一步加強(qiáng)了相互吸引力。第64頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一決定誘導(dǎo)作用強(qiáng)弱的因素：極性分子的偶極矩：

μ愈大，誘導(dǎo)作用愈強(qiáng)。非極性分子的極化率：

α愈大，誘導(dǎo)作用愈強(qiáng)。誘導(dǎo)偶極而產(chǎn)生的分子間相互作用。分子離得較遠(yuǎn)分子靠近時(shí)第65頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

（3）取向力

當(dāng)極性分子相互靠近時(shí)，它們的固有偶極間相互作用，兩個(gè)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(yuǎn)取向誘導(dǎo)第66頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分子極性

色散作用

誘導(dǎo)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(xué)鍵小1－2個(gè)數(shù)量級(jí)。思考:CO2BF3CH4的分子之間;HCl與CO2分子之間存在何種力?

第67頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分子間力的特點(diǎn)：

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(wú)方向性又無(wú)飽和性。第68頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一分子量色散作用分子間力沸點(diǎn)熔點(diǎn)水中溶解度HeNeArKrXe小大小大小大小大低高小大

決定物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)、氣化熱、熔化熱、蒸氣壓、溶解度及表面張力等物理性質(zhì)的重要因素。分子間力的意義：第69頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

HFHClHBrHI沸點(diǎn)/℃－85.0－66.7－35.4

19.9極化率小大色散作用弱強(qiáng)沸點(diǎn)低高HF為何反常的高？原因——存在氫鍵。

HF分子中，共用電子對(duì)強(qiáng)烈偏向電負(fù)性大的F原子一側(cè)。在幾乎裸露的H原子核與另一個(gè)HF分子中F原子的某一孤對(duì)電子之間產(chǎn)生的吸引作用稱為氫鍵。第70頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氫鍵的形成條件：分子中有H和電負(fù)性大、半徑小且有孤對(duì)電子的元素(F，O，N)形成氫鍵。①鍵長(zhǎng)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(diǎn)：第71頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

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

氫鍵的飽和性是指每一個(gè)X－H只能與一個(gè)Y原子形成氫鍵。FF（O、N）HFHdl第72頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

除了HF、H2O、NH3有分子間氫鍵外，在有機(jī)羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白質(zhì)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(nèi)氫鍵。例如，硝酸的分子內(nèi)氫鍵使其熔、沸點(diǎn)較低。第73頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響：分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響不同分子間氫鍵使物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)升高，使溶液的密度、粘度增大；分子內(nèi)氫鍵使熔點(diǎn)、沸點(diǎn)降低第74頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氫鍵第75頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一5離子極化離子可以產(chǎn)生電場(chǎng),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(qiáng)弱決定于離子的兩方面性質(zhì):離子的極化和離子的變形性.極化力是指離子產(chǎn)生電場(chǎng)強(qiáng)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(gòu)型.離子的變形性是指離子在電場(chǎng)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(gòu)型.第76頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一離子在電場(chǎng)中產(chǎn)生誘導(dǎo)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(chǎng)極化。離子作為帶電微粒，自身又可以起電場(chǎng)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(fù)離子變形性大，極化力小第77頁(yè)，共83頁(yè)，2023年，2月20日，星期一陽(yáng)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(yáng)離子的電子構(gòu)型:(1)2電子構(gòu)型:Li+Be2+(2)8電子構(gòu)型:Na+Al3+(3)18電子構(gòu)型:Ag+Hg2+