第三章化学键与及分子结构
化学键与分子结构
化学键与分子结构在化学领域中，化学键和分子结构是两个关键概念。
化学键是指将原子相互连接并形成化合物的力，而分子结构则描述了化合物中原子的排列方式和空间结构。
通过理解化学键与分子结构之间的关系，我们可以更好地理解物质的性质和反应机理。
在本文中，将详细介绍不同类型的化学键和其在分子结构中的作用。
一、离子键离子键是指由离子间的静电吸引力在正负电荷之间形成的键。
一般来说，金属与非金属形成离子化合物，如氯化钠（NaCl）。
在氯化钠中，钠离子失去一个电子，成为正离子（Na+），而氯离子获得一个电子，成为负离子（Cl-）。
这些离子通过静电吸引力形成了强大的离子键。
离子键通常具有高熔点和高沸点，因为需要克服大量的离子间吸引力才能改变其相态。
此外，离子键还给物质带来了电导性和溶解性。
二、共价键共价键是指原子通过共享电子而形成的化学键。
共价键的形成涉及到非金属原子之间的电子云重叠。
共价键可以进一步分为两种类型：极性共价键和非极性共价键。
极性共价键是指电子在共享时被一个原子更强烈地吸引，导致两个原子间形成部分正、负电荷。
而非极性共价键是指电子在两个原子之间均匀地共享，没有电荷偏移。
比如，氧气（O2）中的氧原子通过非极性共价键相互连接。
共价键的强度通常比离子键弱，因此共价化合物的熔点和沸点较低。
共价键也可以形成双键或三键，例如乙炔（C2H2）中的碳碳三键。
共价键的长度和强度受到原子间距离和电负性之间的影响。
较短的共价键通常更强，而较长的共价键通常较弱。
三、金属键金属键是金属原子之间形成的一种特殊化学键。
金属键的形成涉及金属原子之间的电子云共享，使得金属中的原子由正离子核团和移动的自由电子构成。
这些自由电子在整个金属中移动，并形成所谓的“海洋模型”。
金属键使得金属具有高导电性和高热导率的特点。
此外，金属键通常具有高密度和良好的延展性和形变性。
四、氢键氢键是用氢原子连接两个原子之间的相互作用力。
氢键通常发生在含有氧、氮或氟的原子与具有部分正电荷的氢原子之间。
无机化学 第3章 分子结构与化学键理论
O3 ; PCl3 ; CO2 ; OF2 。
O3分子的结构
O3 中心原子 O 价层电子对数： (6+0×2)/2=3
价电子对构型平面三角形。分子构型为V型
O 127.8pm
O
O
O
O
O
116.80
价电子对构型和分子构型都为线形。
O
C
O
CO2以sp杂化成键：一个
键,两个
4 3
键。
OF2的分子结构
OF2 中心原子O的价层电子对数为： （6+1×2）/2=4
价电子对构型为四面体，分子构型为V型
O
F
F
OF2以sp3不等性杂化成键。
3.4 分子轨道理论
分子轨道理论的基本要点
原子轨道的线性组合—s-s重叠
原子轨道的线性组合—s-p重叠
原子轨道的线性组合—p-p重叠(1)
原子轨道的线性组合—p-p重叠(2)
能量近似原则
最大重叠原则
对称性原则
同核双原子分子的分子轨道能级图(1)
同核双原子分子的分子轨道能级图(2)
同核双原子分子的分子轨道能级图
N2分子的分子轨道能级图
O2分子的分子轨道能级图
CO的分子轨道能级图
3.5 分子间力和氢键
分子间作用力——范德华力
取向力
诱导力
色散力
化学视野——光电子能谱（PES）
PES——Photoelectron Spectroscope
光电子能谱技术是光电效应的现代应用。
可见光源照射物质可将价电子射出。短波光 源（紫外或X射线）产生的高能光子能将分 子或原子内层具有各种结合能的电子射出， 通过这些结合能的大小可提供分子中能级的 细节。
化学键与分子结构
化学键与分子结构在我们的日常生活中，从我们呼吸的空气到我们所吃的食物，从我们所穿的衣物到我们使用的各种材料，无一不与化学相关。
而在化学的世界中，化学键与分子结构则是理解物质性质和化学反应的关键所在。
让我们先来聊聊什么是化学键。
简单来说，化学键就是将原子结合在一起形成分子的“强力胶水”。
想象一下，原子就像是一个个独立的小珠子，而化学键就是把这些小珠子串起来的线。
不同类型的化学键有着不同的强度和性质，从而决定了所形成分子的特性。
最常见的化学键类型有离子键、共价键和金属键。
离子键通常在金属元素和非金属元素之间形成。
比如说，氯化钠（NaCl）就是一个典型的例子。
钠原子失去一个电子变成带正电的钠离子，氯原子得到一个电子变成带负电的氯离子，这两种带相反电荷的离子通过静电引力相互吸引，从而形成了离子键。
这种键的强度较大，使得离子化合物在常温下通常是固体，具有较高的熔点和沸点。
共价键则是原子之间通过共用电子对形成的化学键。
例如氢气（H₂），两个氢原子各自拿出一个电子形成共用电子对，从而把两个氢原子紧紧地“绑”在一起。
共价键又可以分为极性共价键和非极性共价键。
如果两个原子对共用电子对的吸引能力相同，比如氢气中的氢原子，那么形成的就是非极性共价键；而如果两个原子对共用电子对的吸引能力不同，就像氯化氢（HCl）中氢原子和氯原子，形成的就是极性共价键。
金属键则存在于金属单质中。
金属原子失去部分或全部外层电子，形成“电子气”，这些自由电子在整个金属晶体中自由移动，将金属原子或离子“胶合”在一起。
这也解释了为什么金属具有良好的导电性和导热性。
了解了化学键的类型，接下来我们看看分子结构。
分子结构指的是分子中原子的排列方式和空间构型。
分子的结构对于其物理和化学性质有着至关重要的影响。
比如甲烷（CH₄），它的分子结构是正四面体。
碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点。
这种结构使得甲烷分子具有相对稳定的性质。
化学键与分子结构
化学键与分子结构化学键是指原子间的相互作用力，它决定了分子的结构和性质。
在化学中，常见的化学键包括共价键、离子键和金属键。
本文将分别介绍这些化学键以及它们对分子结构的影响。
一、共价键共价键是两个或多个原子通过电子的共用而形成的化学键。
共价键的强度取决于原子之间电子的共享程度和电子云的重叠程度。
共价键的形成使得原子能够达到稳定的电子结构，从而形成分子。
共价键可以进一步分为单键、双键和三键。
1. 单键单键是一对原子间共享一个电子对形成的共价键。
它们通常是通过轨道的重叠来实现电子的共享。
单键的键能较低，结构松散，所以分子在空间上具有较高的自由度。
2. 双键双键是两对原子间共享两个电子对形成的共价键。
它们相较于单键更强，键能更高，分子更加稳定。
双键结构比单键结构更为刚性，分子一般比较扁平。
3. 三键三键是三对原子间共享三个电子对形成的共价键。
它们是最强的共价键，键能最高，分子最为稳定。
由于三键的存在，许多分子呈线性结构。
二、离子键离子键是由带正电的金属离子和带负电的非金属离子之间的静电相互作用形成的化学键。
离子键的强度通常比共价键更大，因此离子化合物具有高熔点和高沸点。
离子键的结构比共价键更加有序和紧密，离子排列规则。
三、金属键金属键是由金属原子通过电子的共享形成的化学键。
在金属中，原子间的外层电子形成共同的电子云，这种共享形成一种特殊的金属键。
金属键的存在使得金属具有良好的导电性和热导性。
化学键的类型决定了分子的结构和性质。
共价键使得分子具有较高的自由度和灵活性，而离子键使得分子有序排列，具有较高的熔点和沸点。
金属键使金属具有特殊的性质，如导电和热导。
总结起来，化学键的类型与分子结构有密切关系，不同类型的化学键决定了分子的稳定性、形状以及物理化学性质。
深入理解化学键与分子结构对于研究化学反应机理和合成新材料具有重要意义。
化学中的化学键与分子结构
化学中的化学键与分子结构化学键是化学反应中最基本的概念之一，它决定了分子的物理性质和化学性质。
本文将探讨不同类型的化学键以及其在分子结构中的作用。
一、共价键共价键是最常见的化学键类型之一。
在共价键中，两个原子通过共享电子对来形成化学键。
共价键的形成依赖于原子的化学性质和价电子的个数。
例如，氢气就是由两个氢原子通过共价键结合而成。
每个氢原子都有一个价电子，它们通过共享电子形成一个共价键，使得氢气稳定存在。
共价键还可以导致更复杂的分子结构。
例如，水分子由两个氢原子和一个氧原子通过共价键结合而成。
氧原子通过共享两对电子与两个氢原子形成两个共价键，形成一个稳定的分子。
二、离子键离子键是由正负电荷之间的相互吸引力形成的化学键。
它通常发生在金属和非金属原子之间，其中金属原子会失去电子，形成正离子，而非金属原子会获得电子，形成负离子。
一个经典的例子是氯化钠。
钠原子失去一个电子，形成正离子（Na+），而氯原子获得一个电子，形成负离子（Cl-）。
正负电荷之间的相互吸引力形成了离子键，使得氯化钠结晶体稳定存在。
离子键通常具有高熔点和不良电导性。
这是因为在固态中，离子键对应的离子之间会形成大量的离子晶格，需要大量的能量才能破坏这种结构。
三、金属键金属键是金属原子之间的一种特殊的化学键。
金属原子通过共享价电子来形成金属键。
由于金属原子的价电子不与特定的原子结合，它们在整个金属结构中自由移动。
这使得金属具有特殊的性质，如良好的导电性和导热性。
金属键还负责金属的可塑性和延展性，因为金属原子之间的电子云层可以自由流动。
例如，铜是一种常见的金属，它的原子通过金属键结合。
金属键的形成使得铜具有良好的导电性，因此被广泛用于电线和电路等导电材料。
四、范德华力除了共价键、离子键和金属键外，还存在一种较弱的化学键——范德华力。
范德华力是由电子云之间的瞬时极化引起的相互作用。
范德华力对分子的物理性质起着重要作用。
例如，分子之间的范德华力决定了物质的沸点和溶解度。
化学键与分子结构
子键。
Na+ + [:C·l·:]－ NaCl
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6
❖ 键的离子性与元素电负性的关系
离子键形成的重要条件是相互作用的原子的电
负性差值较大。一般电负性差值越大，形成键的离子
性越强。以电负性差值为1.7作标准。
在CsF中离子性约占92%。
❖ 晶格能U 由气态离子生成一摩尔稳定的固态晶体所放出的
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15
现代价键理论
1927年， Heitler和London用量子力学处理H2分 子的形成过程，得到 E—R关系曲线。
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16
共价键的本质是由于原子相互接近时轨道重叠（即波 函数叠加），原子间通过共用自旋相反的电子对使能 量降低而成键。
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17
一、价键理论
杂化轨道数 2 3 4
4
成键轨道夹角 180 120 10928' 10928'
分子空间构型
s+(2)p 3
120
直线形 三角形 四面体 三角锥
实例
BeCl 2 BF3 CH4 NH 3
HgCl 2 BCl 3 SiCl 4 PH 3
中心原子 Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si N,P
1.理论要点 a.具有自旋相反的未成对电子的原子相互接近时，
自旋相反的单电子可以相互配对成键—共价键。
H－H H－Cl 共价单键
O=O 共价双键
N≡N 共价叁键
b. 成键双方的原子轨道对称性匹配，最大程度重叠。
基础化学课件：化学键及分子结构
典型物质化学键与分子结构关系分析
离子化合物
以氯化钠为例，钠原子和氯原子之间通过离子键连接，形成立 方晶格结构。离子键的强度决定了氯化钠的高熔点和稳定性。
共价化合物
以甲烷为例，碳原子与四个氢原子之间通过共价键连接，形成正四面体结构。 共价键的极性和强度决定了甲烷的物理和化学性质，如不易溶于水、高温下稳 定等。
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分子形状与大小
分子形状
分子形状由分子中原子排列方式和化 学键类型决定，有直线形、平面形、 三角锥形、正四面体形等多种形状。
分子大小
分子大小通常用分子直径或分子体积 来表示，与分子中原子大小、化学键 长度和分子形状有关。
分子间作用力
第一季度
第二季度
第三季度
第四季度
范德华力
范德华力是存在于分子 间的一种吸引力，与分 子极性和大小有关，通 常存在于非极性分子之 间。
分子内相互作用影响化学键稳定性
分子内的相互作用，如氢键、范德华力等，可以影响化学键的稳定性。这些相互作用的存 在可以使得分子更加稳定，也可以使得某些化学键更容易断裂。
分子对称性影响化学键性质
分子的对称性可以影响化学键的性质和反应活性。例如，对称分子中的化学键通常具有相 同的反应活性，而非对称分子中的化学键则可能具有不同的反应活性。
共价键特点
有方向性、有饱和性。
共价键分类
极性共价键和非极性共价键。
金属键
金属键定义
金属晶体中金属原子（或离子）与自由电子形成 的化学键。
金属键特点
无方向性、无饱和性。
金属键形成条件
金属单质及一些金属合金。
Part
02
分子结构基础
原子结构与元素周期表
原子结构
化学键与分子结构无机化学全解
化学键与分子结构无机化学全解化学键是指连接原子之间的力，决定了分子的结构和性质。
在无机化学中，化学键主要分为离子键、共价键和金属键。
离子键是正负电荷之间的相互吸引力所形成的化学键。
当金属原子失去一个或多个电子，形成正离子时，与其相互作用的非金属原子通常会获得这些电子，形成负离子。
通过正负离子之间的吸引力，形成了离子键。
离子键具有高熔点、可溶于水、导电性强等性质。
共价键是由非金属原子间电子的共享而形成的。
当两个非金属原子靠近时，它们外层轨道上的电子相互作用，使得轨道重叠，形成共享电子对。
通过共享电子，原子间形成了共价键。
共价键可以进一步分为单键、双键和三键，取决于原子间共享的电子对的数量。
共价键具有较低的熔点、通常不溶于水等性质。
金属键是金属原子间形成的一种特殊的化学键。
金属原子通常会失去部分或全部外层电子形成正离子，并形成离子晶体结构。
在金属晶格中，正离子被自由移动的电子云包围，形成金属键。
金属键具有高熔点、导电性和热导性强等特点。
分子结构指分子中原子的互相排列和连接方式。
分子结构是由各个原子间化学键的类型和长度所决定的。
分子的几何构型对其性质和反应具有重要的影响。
根据VSEPR理论，原子和电子对排斥彼此，倾向于最大限度地分开。
通过考虑原子间的共价键和非共价键对电子对的数量和位置，可以确定分子的形状。
常见的分子结构包括线性、三角形、四面体、平面四边形等。
例如，水分子的分子结构是三角形，其中氧原子与两个氢原子之间存在两个共价键。
这种分子结构使水分子呈现出极性，使其具有良好的溶解性和较高的沸点。
总之，化学键是连接原子之间的力，决定了分子的结构和性质。
通过离子键、共价键和金属键的形成，原子在化学反应中组合成不同类型的化合物。
分子结构由原子间化学键的类型和长度决定，对物质的性质和反应起着重要作用。
物质结构基础—化学键与分子结构(应用化学课件)
zz
x
yy π pz-pz
通常π键形成时原子轨道重叠程度小于σ键，故π键没有σ键稳定。
当两原子间形成双键或叁键时，既有σ键又有π键。 例如N2分子：N原子的价层电子构型是2s22p3
小结： 1、σ键的形成及特点 2、π键的形成及特点
（1）键长（l） •键长（l）——分子内成键两原子核间的
平衡距离（即核间距）。单位为pm（皮米）。
键长（l）可用X射线衍射方法精确地测定。 例如：H—H键长0.74×10–10 m， C—C键长1.54×10–10 m 一般来说，两个原子之间所形成的键越短，键就越牢固，不易断裂。
• （2）键能（E）
键
432
C—H
347
C—N
611
C—O
837
159
C—Cl
142
N—H
158
O—H
244
S—H
192
150
S—S
键长l/pm
109 147 143 121 177 101 96 136
110
205
键能 E/kJmol–1
414 305 360 736 326 389 464 368
946
264
非金属元素的单质分子都是以共价键结合成的。如氯分
2、离子键的特征
活泼金属（如钾、钠、钙、镁等）与活泼非金属（如氯、溴、 氧、硫等）化合时，都能形成离子键。例如，氧化镁、溴化钾等 都由离子键所形成。
• 离子键的特
• （1）离子键的本质是静电作用 • （2）离子键没有方向性（电荷球形对称分布） • （3）离子键没有饱和性（空间许可）
化学键和分子结构
极性共价键，非极性分子 （多原子分子的偶极矩不仅 和键的极性有关，还决定于 分子结构的对称性）
: :
: :
利用电负性差值来判断键型
键型 离子键 键型 电负性 1.5 差值 电子 transfer e0 < and <1.5 partial transfer of e0 share e极性共价键 共价键
成键电子、成键电子对 (bonding pair)
未成键电子或n电子 (nonbonding electron)
孤电子对、孤对电子（lone pair electrons）
共价单键，成键电子对 孤电子对 F F F F 孤电子对
键角 (bond angle)
在分子中，相邻两个键之间的夹角
ClBeCl=180o
1930年，美国化学家鲍林 (L. Pauling, 19011994) 和德国
物理学家斯莱特 (J. C. Slater, 19001976) 把海特勒和伦敦的电 子对成键理论推广到多种单质和化合物中，从而形成了现代价 键理论，简称VB理论或电子配对理论，亦称HLSP理论。
Walter Heitler 1904-1981 美籍德国物理学家
作业
• • • • P98页 2、3、4 P112页 2、4、8、11
1.2 价键理论 (Valence Bond Theory，VB) 又称电子配对理论
1）价键理论发展小史
1927年德国物理学家海特勒(W. Heitler, 19041981)和伦敦 (F. W. London, 19001954)首先把量子力学应用到分子结构中， 采用近似方法建立和求解了氢分子的薛定谔方程，揭示了氢分 子中每个原子共用一对电子形成化学键的本质，指出只有自旋 相反的未成对电子才能形成共价键。
化学键与分子结构3
2p y
反键
分 子 轨 道
2py,A
2py,B
原子轨道
2p y
成键
原子轨道与分子轨道的形状
分子轨道能级图 分子轨道的能量与组成它的原子轨道的能量相关， 能量由低到高组成分子轨道能级图。 分子轨道中的电子排布 分子中的所有电子属于整个分子。电子在分子轨道 中依能量由低到高的次序排布。仍遵循能量最低原理， 保里原理和洪特规则。
+ +
+
+
+ +
s
px
d xy
py
对称性不匹配的重叠
原子轨道与分子轨道的形状。
反键分子轨道 原子轨道 1s σ*1s 成键分子轨道 σ1s 原子轨道 1s
节面
原子轨道与分子轨道的形状
2px,A
2px,B
2p 反键
x
2px,A
2px,B
原子轨道
2p 成键 分子轨道
x
原子轨道与分子轨道的形状。
子属于整个分子。 分子轨道由原子轨道线性组合而成
H2 中两个H，两个 1s ，组合成两个分子轨道 ：
MO = c1 1 + c2 2
* MO = c1 1 － c2 2
E
+
+
±
－
*MO
反键σ*
+
+
AO AO MO
MO
成键σ
（成键）线性组合三原则 a ) 能量相近原则 H 1s － 1312 kJ· mol －1 O 2p － 1314 kJ· mol －1 Cl 3p － 1251 kJ· mol － 1 ( 根据 I1 值估算 ）
高中化学了解化学键与分子结构
高中化学了解化学键与分子结构化学是一门研究物质的科学，其中一个重要的概念就是化学键与分子结构。
本文将深入探讨化学键与分子结构的相关内容，以帮助读者更好地理解这个领域。
一、化学键的基本概念化学键是指将原子结合成分子的力，它决定了分子的物理和化学性质。
根据电子共享程度的不同，化学键可分为离子键、共价键和金属键。
1. 离子键离子键是一对带电离子之间的吸引力。
通常由金属元素和非金属元素之间的电子转移形成。
金属元素将电子转移给非金属元素，使得金属元素带正电荷而非金属元素带负电荷，他们通过静电力吸引在一起。
2. 共价键共价键是由电子共享形成的化学键。
它通常存在于非金属元素之间。
在共价键中，原子通过共享电子对来达到稳定状态。
共价键可以进一步分为单键、双键和三键。
这取决于原子之间共享的电子对数目。
3. 金属键金属键是指金属原子之间的键。
在金属中，原子之间的电子云可以自由移动，形成一个电子气体。
这种共享电子云使金属元素形成网状结构，具有良好的导电性和导热性。
二、分子结构的种类分子结构可以分为线性分子、平面分子、立体分子和离子型分子四种类型。
不同的分子结构决定了分子的性质和反应方式。
1. 线性分子线性分子是指分子中的原子排列在一条直线上。
例如，氧气（O2）和二氯（Cl2）就是线性分子。
由于线性分子的对称性，它们多为非极性分子，具有较低的沸点和熔点。
2. 平面分子平面分子是指分子中的原子在一个平面上排列。
例如，二氧化碳（CO2）和苯（C6H6）是平面分子。
平面分子通常具有较高的沸点和熔点，并且可以形成氢键和范德华力等较强的相互作用力。
3. 立体分子立体分子是指分子中的原子在空间上呈现非线性排列。
例如，四氯化碳（CCl4）和水（H2O）就属于立体分子。
立体分子的几何构型决定了分子的极性和化学性质，如水分子由于键角的原因具有较高的极性。
4. 离子型分子离子型分子是指由正负离子通过离子键结合而成的化合物。
例如，氯化钠（NaCl）和硫酸（H2SO4）就是离子型分子。
第三章共价键和双原子分子的结构化学
第三章共价键和双原子分子的结构化学共价键是指通过原子间电子的共享而形成的化学键。
在双原子分子中，共价键的形成决定了分子的结构和性质。
本章将介绍共价键的形成原理和双原子分子的结构化学。
一、共价键的形成原理共价键的形成建立在原子间电子的共享基础上。
在共价键形成的过程中，原子外层电子通过相互重叠形成电子云（共价键电子云），原子间的空间重叠区域形成化学键。
共价键的形成有以下几个原则：1.电子云的形成：共价键需要通过原子外层电子的相互重叠来形成电子云。
一般来说，只有原子外层电子的轨道重叠区域能形成共价键。
2.电子云的稳定性：电子云的形成需要遵循几何排列的稳定性原则。
最稳定的结构是能够使电子云尽可能远离彼此的排列方式。
3.化合价的确定：化合价是指元素在化合物中的价态，描述原子定位于化合物中的位置。
通过化合价的计算，可以确定原子的连接方式和分子的形状。
双原子分子是由两个原子通过共价键连接而成的分子。
根据化合价的计算和几何形状，双原子分子可以分为两类：线性分子和非线性分子。
1.线性分子：线性分子的两个原子处于同一直线上，化合价为2、例如，氧气（O2）和氮气（N2）都是线性分子。
2.非线性分子：非线性分子的两个原子不处于同一直线上，化合价大于2、根据电子对排斥原则和共价键电子云的稳定性原则，非线性分子可以进一步分为三类：线性三角形结构、四方形结构和梯形结构。
a.线性三角形结构：其中一个原子位于另外两个原子的中心位置，两个原子之间的倾斜角度约为180度。
例如，一氧化氮（NO）就是线性三角形结构。
b.四方形结构：原子之间的倾斜角度约为109.5度。
例如，四氟化硅（SiF4）就是四方形结构。
c.梯形结构：原子之间的倾斜角度约为120度。
例如，氯化锡（SnCl2）就是梯形结构。
通过分子结构的分析，可以确定双原子分子的性质。
例如，分子中化合价倾斜角度的不同会影响分子的极性和化学反应的活性。
总结：共价键是通过原子间电子的相互重叠形成的化学键，决定了分子的结构和性质。
有机化学复习总结化学键与分子结构
有机化学复习总结化学键与分子结构化学键是有机化学中的一项重要内容，它决定了分子的性质和反应性。
在有机化学复习总结中，重点需要掌握各类化学键的特点及其对应的分子结构。
本文将从共价键、离子键和配位键三个方面进行讨论。
1. 共价键共价键是有机化学中最常见的一类化学键，也是有机化合物中最常见的键。
它是由两个非金属原子共用一个或多个电子形成的。
共价键的形成通常伴随着原子间的双方共享电子对。
在共价键中，分子中的原子通过形成化学键而组成。
共价键有两种类型：单键和多键。
在单键中，共享的电子对只有一个，而多键则由共享两个或更多的电子对组成。
对于共价键的分子结构，一般遵循很多规律。
例如，碳原子通常形成四键，氧原子形成两键，氢原子形成一键。
此外，原子间的共价键通常以直线形式存在。
这些特点决定了分子中原子的相对位置和空间构型。
2. 离子键离子键是由金属和非金属原子之间电子转移形成的化学键。
在离子键中，金属原子会失去一个或多个电子，成为正离子，而非金属原子会接受这些电子，成为负离子。
通过这样的电子转移，原子间形成了静电相互作用力，从而形成了离子键。
离子键的分子结构通常呈现为离子晶体的形式。
离子晶体由正负离子排列组成，呈现出结晶结构。
离子键强度较高，使得离子晶体具有高熔点、高硬度和良好的导电性等特点。
3. 配位键配位键是由一个或多个配体中的一个或多个原子与中心金属原子或离子形成的共价键。
配位键的形成是通过配体的空闲电子对与中心金属原子的空轨道上的电子形成共价键，从而建立了配位键。
在配位键中，金属原子充当了电子受体的角色，而配体充当了电子给体的角色。
配位键的分子结构通常呈现出简单的几何构型，例如线性、正方形、八面体等。
配位键的强度取决于金属离子和配体的性质，例如它们的电荷、配位数以及空间构型等。
总结起来，化学键与分子结构密切相关。
共价键决定了分子中原子的相对位置和空间构型，离子键形成了离子晶体的结构，配位键通过电子对的共享建立了配位键的几何构型。
《化学键和分子结构》课件
# 化学键和分子结构
介绍化学键
化学键的定义和分类
了解不同种类的化学键及其特点，如离子键、共价键和金属键。
共价键和离子键的区别
探讨共价键和离子键之间的异同，包括电子分配和成键方式。
杂化轨道理论和分子轨道理论
介绍杂化轨道理论和分子轨道理论，解释化学键形成的原理。
共价键的形成
总结
化学键和分子结构的重要性
总结化学键和分子结构对化学特性和反应性的重要影响。
化学键及其能力的应用
讨论化学键及其能力在化学合成和分析中的广泛应用。
分子间相互作用的意义和应用
强调分子间相互作用在材料科学和生物科学领域的实际应用。
分子的性质和应用
探索分子性质对物质特性和应用 的影响，如药物活性和材料功能。
分子间的相互作用
1
分子间相互作用的影响
2
阐述分子间相互作用对物质性质和化学
反应速率的影响。
3
范德华力和氢键的概念
介绍范德华力和氢键的概念，以及它们 在分子间作用中的角色。
分子间相互作用的应用
探讨分子间相互作用在生物科学和材料 科学领域中的应用价值。
1
共价键的基本概念
理解共价键的本质和构成，包括电子共享和化学键的稳定性。
2
共价键的形成过程
描述共价键形成的步骤，如原子间的相互作用和电子的重排。
3
共价键的性Leabharlann 和分类探索共价键的性质，如键长、键能和键角，并介绍单、双、三键等的特点。
化学键的能力
1 化学键的能力和稳定 2 化学键的强度和解离 3 化学键的极性和电子
性
能
亲和力
讨论化学键对化合物稳定 性的影响，以及键长和键 强度之间的关系。
《无机化学》 化学键与分子结构
山农大化学院 刘修堂 2013-2014-1
第三章 化学键与分子结构
化学键（中心问题） 分子结构 分子的空间构型
分子间的作用力
结构决定性质
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《无机及分析化学》 第三章 化学键与分子结构
山农大化学院 刘修堂 2013-2014-1
相同原子成键：χA-χB= 0 键无极性（χ为电负性）
不同原子成键：χA-χB≠0 键有极性。q+
q-
键极性大小度量：偶极矩μ
d
Q d 电量与距离的乘积
△χ＞1.7时，一般为离子键，极性共价键是介于 离子键与非极性共价键之间的一种过渡状态。
⑴σ键: 原子轨道以“头碰头”方式重叠形成的键。 如 H2、 HC1。
⑵π键: 原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成的键。 如：N2分子。
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《无机及分析化学》 第三章 化学键与分子结构
山农大化学院 刘修堂 2013-2014-1
σ键 与π键的比较
σ键
π键
参加成键的轨道 S、p 及各种杂化轨道 仅 p 轨道
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最外层为9~17个电子
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《无机及分析化学》 第三章 化学键与分子结构
山农大化学院 刘修堂 2013-2014-1
问题：
活泼金属与活泼非金属以离子 键结合成分子，那么同核双原子分 子（如Ｏ2、Cl2 ）或电负性相差不 大的原子形成分子(如CH4)原子间靠 什么结合？
山农大化学院 刘修堂 2013-2014-1
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3化学键与分子结构
3化学键与分子结构化学键是化学元素之间的原子间的相互作用力，它们是维持物质的分子结构的基础。
不同类型的化学键对于不同种类分子的性质和功能有着重要的影响。
在本文中，我们将探讨三种常见类型的化学键：离子键、共价键和氢键，并讨论它们在分子结构中的作用。
离子键是最简单的一种化学键，它是由正负电荷之间的吸引力产生的。
当一个原子失去或获得电子时，它会形成一个带正电荷或带负电荷的离子。
正负电荷之间的吸引力将这些离子吸引在一起，形成一个结晶结构。
典型的离子键包括氯化钠（NaCl）和氢氧化钠（NaOH）等化合物。
在NaCl中，氯离子和钠离子之间存在强烈的静电相互作用，使得它们紧密地结合在一起。
这种类型的化学键通常在金属和非金属之间形成，并且具有很高的结合能量。
共价键是由两个非金属原子之间的共享电子对形成的。
在这种类型的化学键中，原子之间的电子云被共享，从而形成了一个稳定的分子结构。
共价键可以是单一、双重或三重键，取决于原子之间共享的电子数目。
例如，在氧气分子（O2）中，两个氧原子之间形成了一个双重共价键，共享四个电子。
该分子结构非常稳定，因此氧气是一种常见的氧化剂。
氢键是一种比较弱的化学键，但在生物体系中起着至关重要的作用。
氢键是由氢原子与电负性较高的原子（通常是氧、氮或氟）之间的相互作用形成的。
这种类型的化学键表现为氢原子与电负原子之间较强的静电相互作用，但并不涉及电子的共享。
氢键在水分子中起着关键作用，使得水分子具有独特的性质，如高表面张力和热容量。
此外，氢键还在蛋白质和DNA等生物大分子的结构中发挥重要作用。
以上这三种类型的化学键在形成分子结构和维持分子稳定性方面扮演着重要的角色。
离子键通常形成晶体结构，并具有较高的结合能量；共价键使得分子具有稳定的结构，并决定了分子的性质和功能；氢键在生物体系中起着关键的作用，影响着生物大分子的结构和功能。
通过深入理解不同类型的化学键及其在分子结构中的作用，我们可以更好地理解物质的性质和相互作用，为化学领域的研究和应用提供更多的启发和灵感。
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图：金属的电子海模型，带正电的球表示内层电子原 子核，周围的著色表示非定域电子构成的电子海
特点： 无方向性、无饱和性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ属特性：
•导电性:自由电子在外电场作用下可定向流动； •导热性:不断碰撞的自由电子可将热量交换和递； •延展性:金属可以在不破坏晶体结构，受力作用时整 层滑动。 •金属光泽:自由电子能够吸收并重新发射很宽波长范 围的光线，使金属不透明而具有金属光泽。
由于金属的自由电子模型过于简单化， 不能解释金属晶体为什么有结合力，也不 能解释金属晶体为什么有导体、绝缘体和 半导体之分。随着科学和生产的发展，主 要是量子理论的发展，建立了能带理论。
金属能带理论
分子轨道理论将金属晶体看作一个巨大分子，结合在 一起的无数个金属原子形成无数条分子轨道，某些电子就 会处在涉及构成整块金属原子在内的轨道，这样就产生了 金属的能带理论（金属键的量子力学模型）。
化学键理论是当代化学的一个中心问题。研究分子内 部的结构对探索物质的性质和功能都具有重要的意义。本 章将在原子结构的基础上，着重讨论分子形成过程以及有 关化学键理论。如：离子键理论、共价键理论（包括：电 子配对法、杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子轨 道理论）以及金属能带理论等。同时对分子间作用力、氢 键、分子的结构与物质性质之间的关系做初步讨论。
第3章
化学键与及分子结构
本章教学要求
基本要求： 掌握化学键和分子结构的基本概念和有关
理论，了解化学键的成键本质。 重 点： 共价键的基本理论。 难 点： 分子轨道理论。
2.1 化学键的分类 2.2 共价键的成键理论 2.3 分子间作用力
分子是物质能独立存在并保持其化学特性的 最小微粒，而分子又是由原子组成的。迄今，人 们发现112种元素。正是由这些元素的原子构成 分子，从而构成了整个物质世界。那么原子与原 子如何结合成分子；分子和分子又如何结合成宏 观物体？前者是化学键问题，后者是分子间力的 问题。
【讨论2】金属为什么易导热？
金属容易导热，是由于自由电子 运动时与金属离子碰撞把能量从温 度高的部分传到温度低的部分，从 而使整块金属达到相同的温度。
【讨论3】金属为什么具有较好的延 展性？
金属晶体中由于金属离子与自由电子间的 相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对 滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使 在外力作用下，发生形变也不易断裂。
金属键理论主要有两种：
改性共价键理论 ，能带理论
改性共价键理论
金属元素的电负性较小，电离能也较小，最外层价电 子容易脱离原子核的束缚，形成“自由电子”或“离域电 子”。在金属晶体中，自由电子作穿梭运动，它不专属于 某个金属离子而为整个金属晶体所共有（自由电子模型）。 这些自由电子与全部金属离子相互作用，从而形成某种结 合，这种作用称为金属键。
金属的延展性
金属晶体受外力时，金属阳离子因自由电子的环绕而不断裂。 离子晶体受外力时，产生同性离子间的斥力而崩裂
不同的金属在某些性质方面，如密度、硬度、熔点等又表 现出很大差别。这与金属原子本身、晶体中原子的排列方式 等因素有关。
一般说来，价电子多的金属元素单质的电导率、硬度和 熔沸点都比较高。
原子结合形成分子则是通过化学键的形式来实现的。 化学键的定义：一种存在于分子内的强烈的相互作用力。 化学键根据形成机理的不同，可分为:金属键、离子键和共价 键。 在分子和分子之间还存在分子间作用力:范德华力、氢键。 分子内和分子间的作用力结合起来，决定了物质的结构，在 宏观上表现为世界上形形色色的各种物质。结构决定性质，所 以很多物质的物理性质都可通过分子结构得到解释和说明。
3.1 化学键的分类
1 金属键
在一百多种化学元素中，金属元素约占80% 。它们都 具有金属光泽、有很好的传热导电性，金属的这些性质是 它们内部结构的反映。
金属的单质一般以金属晶体的形式存在,其中金属原 子通过金属键联系在一起,属于“大分子”。
化学式:构成分子的各种元素原子的整数比 分子式:构成分子的各种元素原子的真实数量
导体中存在导带，在电场作用下，导带中的电子很容易跃入导 带中的空分子轨道中去，从而导电。绝缘体和半导体中不存在导 带，这是它们的共同点，不同的是满带和空带之间的禁带的能量间 隔不同。一般绝缘体的能量间隔大，一般电子很难获得能量跃过禁 带；而一般半导体的能量间隔，在一定条件下，少数高能电子能跃 过禁带而导电。
能能带带理理论论中中的的一一些些重重要要概概念念
能带: 一组连续状态的分子轨道 导带: 电子在其中能自由运动的能带 满带: 完全充满电子的能带 禁带: 能带和能带之间的区域
空带：没有电子的能带
能带理论的基本要点
（1）成键时价电子必须是“离域”的，属于整个金属晶 格 的原子所共有； （2）金属晶格中原子密集，能组成许多分子轨道，相邻
由于每个锂原子只有1 个价电子，该离域轨道应处 于半满状态。电子成对地处 于能带内部能级最低的轨道 上，使能级较高的一半轨道 空置。在充满了的那一半能 带的最高能级上,电子靠近 能量较低的空能级,从而很 容易离开原来能级,进入能 量略高的空能级。
根据能带结构中禁带宽度和能带中电子填充 状况，可把物质分为导体、绝缘体和半导体。
•金属易形成合金：硬度、強度、韧性及熔沸点发生 改变(如加碳、磷、硫等)
•较高熔沸点:强静电作用
金属晶体的结构与金属性质的内在联系
【讨论1】 金属为什么易导电？ 在金属晶体中，存在着许多自由电子，
这些自由电子的运动是没有一定方向的， 但在外加电场的条件下自由电子就会发 生定向运动，因而形成电流，所以金属 容易导电。
的分子轨道间的能量差很小 ，以致形成“能带 ”； （3）“能带”也可以看成是紧密堆积的金属原子的电子 能级发生的重叠， 这种能带是属于整个金属晶体的；
（4）以原子轨道能级的不同，金属晶体中可有不同的能 带，例如导带、禁带等；
（5）金属中相邻的能带有时可以互相重叠。
Mg的外层电子构 型为3s2，其3s能带是 满带，没有空轨道， 似乎不能导电。但Mg 的相邻能带之间的能 量间隔很小，使Mg的 3s和3p能带发生部分 重叠，从而形成一个 更大的导带。