第六章化学键和分子结构
化学键与分子结构
PART 2
化学键的类型
化学键的类型
化学键主要分为 共价键、离子键 和金属键三种类
型
共价键
共价键是指两个或多 个原子通过共享电子 对形成的相互作用。 这种相互作用使得原 子能够稳定地结合在 一起，形成稳定的分 子。共价键的形成主 要是由于原子之间的 电子云重叠
化学键的类型
离子键
离子键是指由正离子 和负离子之间形成的 相互作用。正离子失 去电子，负离子得到 电子，从而形成稳定 的离子。离子键的形 成主要是由于静电相 互作用
化学键与分子结构
-
1 化学键的定义 3 分子结构与化学键的关系 5 化学键的断裂与形成 7 总结
2 化学键的类型 4 总结 6 化学键与生命活动
PART 1
化学键的子或晶体中原 子或离子之间的相互作用， 这种相互作用使得原子或离 子能够稳定地结合在一起
化学键的形成是化学反应的 基础，也是生命活动的基础
分子结构与化学键的关系
分子的物理性质
分子的物理性质如熔点、沸点、导电性和透 明度等主要由其化学键的类型和强度决定。 例如，共价化合物的熔点和沸点通常比离子 化合物要高，而金属化合物的导电性和透明 度则受到金属原子的种类和数量的影响
分子结构与化学键的关系
分子的化学性质
分子的化学性质如反应活性、氧化还原性质等主要由其 化学键的类型和强度决定。例如，共价化合物的反应活 性通常比离子化合物要低，而金属化合物的氧化还原性 质则受到金属原子的种类和数量的影响
化学键的类型
化学键的类型
金属键
金属键是指金属原子之间形成的相互作用。 金属原子最外层电子很容易失去，从而形成 自由电子。这些自由电子在金属原子之间流 动，形成了金属键。金属键的形成主要是由 于自由电子的流动
化学6.2化学键与分子结构
2. 氢键
由氢原子参与成键的特殊形式的分子间作用力 。
氢键的形成 H2O O的电负性 = 3.5 H的电负性 = 2.1
氢键表示为 X—H • • • Y 例 F—H • • • F N—H • • • O 氨基酸 —C=O ╲ NH—
第6章
化学键与分子结构
★ 化学键——分子或晶体中相邻原子或 化学键——分子或晶体中相邻原子或 离子间的强烈吸引作用力 ★ 化学键的基本类型： 离子建、共价sp2杂化
乙烯分子
sp杂化 sp杂化
不等性杂化
6.4 分 子 间 作 用 力 和 氢 键
1. 分子间作用力：色散力、诱导力、取向力 分子间作用力：色散力、诱导力、 特点： 本质——弱的静电引力 特点： （1）本质——弱的静电引力 （2）分子间作用力较弱 分子间力＜10 kj·mol-1 分子间力＜ kj· 共价键键能： kj· 共价键键能： 102 kj·mol-1 离子键晶格能 ：102~103 kj·mol-1 kj· （3）分子间力作用范围 5×10-10pm
无机化学第六章 分子结构
N2：N≡N （一条σ键，两条π键）
N的电子排布式： 1s2 2s2 2p3 (2px12py12pz1) 二个π键互相垂直
δ 键：两个原子相匹配的d轨道以“面对面”的 方式重叠所形成的键
C：1s22s22p2
2个未成对电子
价键理论
形成两条共价键
键角90°( 两条p轨道互相垂直)
形成4条等同的共价键(CH4)
2p 2s
2p
激发
2s
杂化
sp3
激发
基态
激发态
杂化态
与4个H的 1s 轨道成 键(σ)
化合态
Sp3杂化：
1个ns轨道和3个np轨道混合而成
3 1 s 成分和 p 成分 每个sp3杂化轨道： 4 4
可形成四条σ键 键角： 109°28′ 电子构型： 正四面体
键角104.5 °
H2O sp3杂化 为什么？ 不是正四面体
配位键与共价键的区别： 形成的过程不同
二、共价键理论
G. N Lewis ( 美国化学家，1875~1946） 8e或2e结构
× ×
.. .. .l. Cl C.
×× × ××
Lewis理论
Cl—Cl
无法解释
H—Cl
N≡N
共用 电子对
无法解释共价键的方向性
F F F
Cl
F
S
F
F F
Cl
P
Cl
Cl Cl F
1s—1s、2s—2s、2p—2p
可组成分子轨道
2s—2p 取决于轨道之间的能量差
从轨道能量角度看：
H1s Cl3p O2p Na3s HCl 共价键（E相近） E1s = -1313 kJ· -1 mol E3p = -1259 kJ· -1 mol E2p = -1322 kJ· -1 mol E3s = -502 kJ· -1 mol
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。
6化学键与分子结构
查到的键能数据一般是平均值 两原子间的键能还受键的数目影响
键的数目越多，键能越大 E(C≡C) ＞ E(C=C) ＞ E(C–C) 键能可以衡量键的强弱及分子的稳定性
晶体的熔点 /K NaI< NaBr< NaCl< NaF BaO< SrO< CaO <MgO
23
6.3 共价分子的空间构型
6.3.1 路易斯结构式
1916年美国化学家路易斯提出了经典的共价键理论。认为： 分子中两个原子以共用电子对吸引原子核，每个原子都达到 希有气体原子的8（或2）电子稳定结构。这种稳定结构是通 过原子间共用电子对实现的，称为共价键。
静电引力nNaCl
ne-
nCl(3s23p5 ) E348.7kJmol1 nCl (3s23p6 )
19
2. 离子键的本质
-----正、负离子之间的静电引力
● 由离子键结合形成的化合物叫做离子型化合物
静电引力
q q
F 4 d 2
电荷越高，距离越小，离 子间引力越强。
● 势能曲线
V
d＞d0时 离子间吸引 0 d＜d0时 排斥力急增
路易斯结构式：
用一条短线代表一对成键电子（即一个共价键）
用两个小圆点代表孤电子对
如：
H2O
。。
表示 为： H - O - H
。。
24
6.3.2 价层电子对互斥理论 VSEPR
价层电子对互斥理论（VSEPR：valence shell electron pair repulsion) 是1940年由西 奇威克(N. Sidgwich )和鲍威尔 (H. Powell)提 出的，能简单准确地解释和预测分子的几 何构型（ judging the configuration of the covalence molecular ）。
高中化学复习化学键和分子结构
高中化学复习化学键和分子结构化学键是化学物质中原子之间的强相互作用力，它决定了物质的性质和反应行为。
此外，化学键的形式也决定了分子的结构。
本文将对化学键以及分子结构的相关概念进行复习和总结，帮助高中化学学生更好地理解和掌握这一知识点。
一、离子键离子键是由正负电荷之间的静电力所形成的键。
通常出现在金属与非金属元素之间，如氯化钠（NaCl）中的钠离子和氯离子之间的键。
在离子键中，正离子与负离子之间的吸引力非常强，使得离子化合物通常具有高熔点和良好的电导性。
二、共价键共价键是通过原子间电子的共享形成的键。
当两个非金属原子共享电子时，形成了共价键。
共价键可细分为极性共价键和非极性共价键。
1. 非极性共价键非极性共价键是指原子间电子的共享是均匀的，电子云的密度在两个原子周围分布均匀。
例如氧气（O2）和氢气（H2）中的键。
非极性共价键通常形成于两个相同元素之间或电负性相近的元素之间。
2. 极性共价键极性共价键是指原子间电子的共享是不均匀的，电子云的密度在其中一个原子周围分布较高。
例如水分子（H2O）中的氧氢键。
在极性共价键中，电负性较高的原子会吸引更多的电子，导致该原子带有部分负电荷，而电负性较低的原子则带有部分正电荷。
三、金属键金属键是金属元素中原子之间的键。
金属元素通常具有较低的电负性，因此它们倾向于失去电子而形成阳离子。
这些阳离子被自由移动的电子云所包围，形成了金属键。
金属键的存在使得金属具有高熔点、良好的导电性和导热性。
四、分子结构分子结构指的是由化学键连接在一起的原子之间的排列方式。
分子结构对物质的性质有着重要影响。
1. 线性分子结构线性分子结构是指分子中的原子呈一条直线排列。
例如二氧化碳（CO2）中的碳氧键是线性排列的。
线性分子通常是非极性的。
2. 扁平分子结构扁平分子结构是指分子中的原子排列在同一平面上。
例如苯分子（C6H6）中的碳碳键是扁平排列的。
扁平分子可以是极性的也可以是非极性的。
3. 非线性分子结构非线性分子结构是指分子中的原子排列在不同平面上，不在一条直线上。
化学6.1化学键与分子结构
（3）共价键的特征 •
饱和性——一个电子与另一个自旋反向的电子配对后， 一个电子与另一个自旋反向的电子配对后， 饱和性 一个电子与另一个自旋反向的电子配对后 不能再与第三个电子配对成 • 方向性 沿轨道的伸展方向重叠 ,同号重叠 方向性——沿轨道的伸展方向重叠 同号重叠 例 H2S ： 16S： H： ： 3s2 3p4 1s1
r = 74pm (a0 = 53pm) Es = -458 kj·mol-1
★ 共价键——原子之间由 共价键——原子之间由 于成键电子的原子轨道发 生重叠而形成的化学键
E/kj.mol EA
ES
能量曲线 R/pm
（2）价键理论要点
具有自旋反向的未成对电子的原子接近时， 具有自旋反向的未成对电子的原子接近时， 可因原子轨道的重叠而形成共价键。 可因原子轨道的重叠而形成共价键。
6.2
共价键与分子结构
H2 Cl2 N2 HCl H2O -------1. Lewis 共价键概念 共价键概念—— 共用电子对 例 Cl2: Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 17 C2H2： ： C 1s2 2s2 2p2 6
Cl─ Cl
H-C ≡C-H F │ B ╱ ╲ F F
例 H
CH4 + 2O2 H C H H + 2O=O
=
CO2O H H 2×798kj × 4×465kj ×
键能 4×415kj 2×498kj × × 反应物 E = 1660kj + 996kj 1860kj = 2656kj
生成物 E = 1596kj + = 3456kj
定义： 定义：在298K和100kpa条件下，气态分子, 断开1mol化学键 所需的能量 键能是一个平均值 例 H2O：O-H的键能 O ╱ ╲ H H
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。
化学键和分子结构
在 20 世纪最初的 20 年里，随着 原子结构的秘密逐渐被揭示，原子与 原子之间的相互作用，离子与离子之 间的相互作用，引起科学界的关注， 产生了化学键理论。
20 世纪 30 年代前后，量子力 学理论的建立及其在化学领域的应 用，使得化学键理论及分子结构的 研究工作得到飞速发展。
子靠静电相互吸引，势能 V 减小，体
系趋于稳定。
V 0
r < r0
r0
r
当 r 减小时，V 急剧上升。
V 0
r0
r
因为 Na+ 和 Cl－ 彼此进一
步接近时，电子云之间的斥力急
剧增加，导致势能骤然上升。
V
0
V r0
r0
r
当 r = r0 ， V 有极小值 Vr0 此时体系最稳定。
V
0
V r0
660 ℃ 686 kJ•mol－1
4. 离子半径 （1） 离子半径概念
将离子晶体中的离子看成是 相切的球体，正负离子的核间距 d 则是 r + 和 r－ 之和 。
r+ r－
d d 值可由晶体的 X 射线衍射 实验测得。 例如 MgO d = 210 pm
r+ r－
d MgO d = 210 pm d = r + Mg2+ r O2－ = 210 pm
Na （s） +
1 2
Cl2 （g）
H6
H1
H2
Na （g） Cl （g）
H3
H4
Na+（g） + Cl－（g）
NaCl（s） H5
由盖斯定律 H6 = H1 + H2 + H3 + H4 + H5
化学键与分子结构
分子间力的产生
分子 非极性分子-非极性分子 非极性分子-极性分子 分子间力种类 色散力 色散力、诱导力 色散力、诱导力、取 向力
极性分子-极性分子
分子间力的特点
是一种电性作用力,存在于分子之间。 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)
电 2.1-2.1=0 H H 负 性 ¨ 2.5-2.1=0.4 H ·I: 差 ¨ 值 ¨ Br: 越 2.8-2.1=0.7 H · ¨ 大 ， 键 的 极 性 越 强
△χ
非极性键
¨ Cl: 3.0-2.1=0.9 H · ¨ ¨ F: 4.0-2.1=1.9 H · ¨ F: 4.0-0.9=3.1 Na ¨ · ¨
取向力：
固有偶极之间的作用力叫取向力。 发生于极性分子与极性分子之间
+
_
+
_
诱导力：
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，诱导偶极与固有偶极之 间的作用力称为诱导力。存在于极性分子与非 极性分子之间，也存在于极性分子之间。
_ +
色散力：
色散力——分子间由于瞬时偶极所产生 的作用力。存在于非极性分子与非极性 分子之间；存在于极性分子与非极性分 子之间；也存在于极性分子之间。
离子键：这种原子间发生电子转移，
形成正、负离子，然后正、负离子间 由静电引力形成的化学键称为离子键
离子化合物：由离子键形成的化合物
。例如:NaCl，KCl， CaF2
6.1.2 离子键的特点
本质：阳、阴离子之间的静电引力 存在：离子晶体和少量气态分子中
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。
化学键与分子结构
化学键与分子结构化学键是指原子之间的相互作用力，能够维持分子的结构和化学性质。
它是化学反应和化学变化的基础，决定了物质的性质和性质的变化。
化学键的类型有离子键、共价键和金属键。
离子键是发生在金属和非金属之间的电荷转移。
在化学反应中，金属原子失去一个或多个电子，形成正离子，非金属原子接收这些电子，形成负离子。
由于正负电荷的吸引作用，形成了离子键。
离子键的特点是电离度高，熔点和沸点也较高，如NaCl（氯化钠）。
共价键是由非金属原子通过共享电子而形成的。
在共价键中，原子间的电子云重叠形成共享电子对。
共价键的强度一般比离子键弱，熔点和沸点较低，如氢气（H2）。
金属键是由金属原子形成的。
在金属中，金属原子失去了外层电子形成正离子，并成为电子云中的自由电子。
这些自由电子可以自由移动，形成带电离子云。
金属键的特点是电子云的移动性，导电性和热导性高，如铁。
分子结构是指物质中原子之间的排列和空间结构。
分子结构直接影响物质的性质。
分子结构的主要要素是共价键和原子之间的相互作用。
共价键的形成导致了分子的稳定性和特定的形状。
共价键的方向性和长度也影响着分子的形状。
例如，在H2O分子中，氢原子和氧原子之间的共价键角度约为104.5°，由于氧原子更电负，电子云会向氧原子倾斜，使得分子呈现出角度为104.5°的V形结构。
除了共价键，分子中的非共价相互作用力也对分子结构产生影响。
这些相互作用力包括范德华力、氢键、离子-离子相互作用和离子-偶极相互作用。
范德华力是由于电子云不对称分布引起的瞬时偶极耦合引力。
氢键是一种特殊的强相互作用力，通常发生在氢原子与电负原子（如氮、氧和氟）之间。
氢键在分子结构和物质性质中起着重要作用。
离子-离子相互作用是由正负电荷之间产生的静电相互作用力。
离子-偶极相互作用是正或负电荷与偶极分子之间的相互作用力。
分子结构对物质的性质产生重要影响。
例如，在化合物的空间结构中，分子中的原子排列会影响其物理性质，如熔点、沸点和密度。
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。
化学键与分子结构全解
② 原子轨道最大重叠原理：
共价键应尽可能地沿原子轨道最大重叠方向形成 即成键电子的原子轨道只有沿轨道伸展方向进行 重叠（s 轨道除外），才会有最大重叠。
+
+
+
+
不是最大重叠
+
+
+
+
轨道最大重叠
请指出下列哪种p -s重叠方式正确？ x
p -s x
p -s x
p -s x
共价键的类型
成键原子的电负性相差越大，则键的 极性越强。
➢ 离子键的本质是正、负离子之间的静电引力
➢ 离子键没有方向性和饱和性 ➢ 离子键的离子性与元素的电负性值有关
P79-80 P80
离子键的强度
➢ 离子键的强度用晶格能（U）表示
P80
离子的特征
➢ 离子电荷 ➢ 离子的电子层构型 ➢ 离子半径
➢ 离子电荷
✓ 指原子形成离子化合物过程中失去或得到电子的数目它是影响离子键强度的重 要因素。
HCl中的σ键
Cl 中的σ键 2
ss pp
sp
σ键s -的s 轨特道点重叠： 在键轴上成键，轨道重叠最大，最稳定 ，键能最大
s - p 轨道重叠 x
p - p 轨道重叠 xx
π键
原子轨道在键轴两侧以肩并肩的方式发生重叠而形成 的键称为π键。
常见的π键有：p — p 轨道重叠 py — py m)
Fe3+
Fe2+
e．周期表中处于相邻族的左上方和右下方斜对角线上的正离子半 径近似相等 (对角线规则）。
Li+(60pm)≈Mg2+(65pm)； Sc3+(81pm)≈Zr4+(80pm)
第六章 化学键和分子结构
第六章化学键和分子结构第一节离子键一、什么是化学键人们已经发现和合成了上千万种物质。
为什么仅仅一百零几种元素的原子能够形成这么多种形形色色的物质呢？原子是怎样互相结合的？为什么两个氢原子能自动结合成氢分子，而两个氦原子不能结合在一起？为什么原子间按一定数目比互相结合？原子结合成分子后，性质为什么与原来的差别很大？为了弄清以上的许多问题，首先，就要在原子结构知识基础上，进一步研究原子在形成分子时的相互作用。
原子既然可以结合成分子，原子之间必然存在着相互作用，这种相互作用不仅存在于直接相邻的原子之间，而且也存在于分子内的非直接相邻的原子之间。
前一种相互作用比较强烈，是使原子相互作用而联结成分子的主要因素，破坏它要消耗比较大的能量。
这种相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用，通常叫做化学键。
化学键的主要类型有离子键、共价键、金属键等，在这一章里，我们先学习离子键和共价键。
二、离子键我们已经知道，金属钠跟氯气能发生反应，生成氯化钠：2Na+Cl2＝2NaCl因为钠原子的电离能很小，容易失去电子，而氯原子很容易结合电子。
当钠跟氯气起反应时，钠原子的3s电子转移到氯原子的3p轨道上：钠原子失去1个3s电子，形成类似氖原子的稳定电子层结构，带上一个单位正电荷，成为钠离子(Na+)；氯原子得到1个电子，形成类似氩原子的稳定电子层结构，带上一个单位负由荷，成为氯离子(Cl-)。
钠离子和氯离子之间除了有静电相互吸引作用外，还有电子与电子、原子核与原子核之间的相互排斥作用。
当两种离子接近到某一定距离时，吸引和排斥作用达到了平衡，于是阴、阳离子之间就形成了稳定的化学键。
在化学反应中，一般是原子的最外层电子发生变化，为了简便起见，我们可以在元素符号周围用小黑点(或×)来表示原子的最外层电子。
这种式子叫做电子式。
例如·也可以用电子式来表示分子(或离子)的生成。
例如，氯化钠的生成可以用电子式表示如下：象氯化钠那样，阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键叫做离子键。
第6章 分子的结构与性质
键长和键角是描述分子几何结构的两个要素。
分子或晶体中相邻原子（或离子）间强烈的相互 吸引作用称为化学键。
共价键—Ch6 离子键—Ch7 金属键—Ch7 配位键—Ch8
6.2 价键理论
6.2.1 共价键
2. 化学键：分子或晶体内部，原子（或离子）之间存 在着较强烈的相互作用力。化学上把分子或晶体中相 邻原子（或离子）间强烈的相互吸引作用称为化学键。
§6.1 化学键参数 §6.2 价键理论 §6.3 分子的几何构型 杂化轨道理论 *价层电子对互斥理论 §6.4 分子轨道理论 §6.5 分子间力和氢键
6.1键参数 凡能表征化学键性质的物理量统称为键参数。
化学键的强度： 键级 (B.O.) 键能 (E)
分子的空间构型： 键长 键角
化学键的极性： 键距 (键的偶极距 u = q l )
6.1.1 键能 E°
在标准条件下将1摩尔的气态AB分子中的化学键断 开，使每个AB分子离解成两个中性气态原子A + B时 所需的能量或者所释放的能量。
当两个自旋方向相反的电子相互靠近时，两个1s原 子轨道发生重叠(波函数相加)，核间形成一个电子概 率密度较大的区域， 两个H原于核都被电子概率密 度大的电子云吸引，系统能量降低，当核间距达到 平衡距离R0(74pm)时，系统能量达到最低点----基态。 如果两个H原子核再接近，原子核间斥力增大．使 系统的能量迅速升高，排斥作用又将H原子推回平 衡位置。
ns-np杂化，ns-np-nd杂化，(n-1)d-ns-np杂化 ② 杂化轨道成键能力大于未杂化轨道。
+
+–
无机化学：第六章 化学键与分子结构
第六章 化学键与分子结构一、离子键理论1、离子键的定义和形成条件以NaCl 的形成为例：Na （1s 22s 22p 63s 1）—e — →Na +（1s 22s 22p 6）NaClCl （1s 22s 22p 63s 23p 5）+e —→Cl —（1s 22s 22p 63s 23p 6①定义：阴阳离子通过静电作用所形成的化学键，称为离子键。
②离子键形成的条件：a 、电离能低的活泼金属元素与电子亲合能高的活泼非金属元素，即电负性差值足够大（差值＞1.7）。
1.7χ∆＞，发生电子转移，形成离子键『实际上指的是离子键的成分（百分数）＞50%』 1.7χ∆＜，不发生电子转移，形成共价键非极性共价键 极性共价键 离子键键变过程，极性增大b 、易形成稳定离子c 、形成离子键，释放能量较大，键较稳定 2、离子键的本质和特征①本质：阴阳离子间静电作用力 122q qf r=由上式可知，当q →∞，0r →（在一定范围内）f ⇒→∞引。
②特征：无方向性和无饱和性原因：由于离子的电荷分布是球形对称的，它在空间各个方向与带相反电荷的离子的静电作用是相同的，因此阴、阳离子可以从各个方向相互接近而形成离子键，所以离子键是无方向性的；无饱和性是指只要空间允许，每一个离子可以吸引尽可能多的带相反电荷的离子。
实际上，在离子晶体中，每一个离子周围排列的相反电荷离子的数目都是固定的。
3、离子的特征离子的电荷、电子构型和离子半径是离子的三个重要特征，也是影响离子键强度的重要①离子的电荷离子电荷的多少直接影响着离子键的强弱。
一般来说，q →∞⇒离子键强度越大（即离子间静电引力越强），离子化合物越稳定，其晶体的熔点就越高。
如大多数碱土金属离子M 2+的盐类比碱金属离子M +的盐类难溶于水，熔点也较高。
离子的电荷不仅影响离子及离子型化合物的物理性质，如颜色、熔点、沸点、硬度、稳定性、氧化还原性等；而且影响着离子化合物的化学性质，如Fe 2+和Fe 3+的相应化合物的性质就不同。
化学键与分子结构
化学键与分子结构化学键与分子结构密不可分，它们共同构成了化学领域里的基本概念和理论。
化学键是原子间的相互作用力，它决定了分子中原子的排列和结构。
本文将从化学键的概念、类型及形成机制，以及分子结构的重要性和影响因素等方面来进行论述。
一、化学键的概念与类型化学键是指由原子之间的相互作用力形成的连接，使得原子形成分子、晶体或离子的过程。
它是维持化学物质的稳定性和性质的基础。
根据原子之间相互作用力的性质，化学键可分为离子键、共价键和金属键。
1. 离子键离子键是指来自离子间的静电作用力而形成的键。
它通常存在于由金属和非金属元素组成的化合物中，如氯化钠（NaCl）。
在离子键中，金属元素通常失去电子形成阳离子，而非金属元素则获得电子形成阴离子。
2. 共价键共价键是指两个原子通过共享电子而形成的键。
它通常存在于由非金属元素构成的化合物中。
共价键的形成要求两个原子具有空的轨道以容纳共享的电子，如甲烷（CH4）中的碳氢键。
共价键的强度通常比离子键弱。
3. 金属键金属键是金属原子之间形成的一种特殊类型的化学键。
在金属结构中，金属原子形成离子，并构成一种“海洋”式排列，电子可以自由移动于金属结构中。
这种移动性使得金属具有良好的导电性和热导性。
二、化学键的形成机制化学键的形成主要是通过原子间的电荷相互作用来实现的。
在离子键中，电子的转移导致了正负离子的形成，并由静电作用力将它们吸引在一起。
在共价键中，原子通过共享电子来实现化学键的形成，以使每个原子周围的轨道都满足八个电子的规律，即八个电子规则（类似于稳定的气体原子结构）。
在金属键中，金属原子的外层电子形成电子“海洋”，自由移动并共享给整个金属结构。
三、分子结构的重要性与影响因素分子结构对化学物质的性质和反应行为起到决定性的影响。
分子结构的重要性体现在以下几个方面：1. 形态与性质分子结构决定了化学物质的形状和三维排列方式，从而直接影响其物理和化学性质。
例如，在有机化合物中，分子结构的改变可以导致物理性质（如熔点、沸点）和化学性质（如反应活性、酸碱性）的变化。
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r
r > r0 系趋于稳定。
当 r 减小时，正负离
子靠静电相互吸引，势能 V 减小，体
V
0
r0
r
r < r0
当 r 减小时，V 急剧上升。
V
0
r0
r
因为 Na+ 和 Cl－ 彼此进一 步接近时，电子云之间的斥力急 剧增加，导致势能骤然上升。
V
0 V r0 r0
r
当 r = r0 ， V 有极小值 Vr0 此时体系最稳定。
⊖ = － 411 kJ•mol－1 H6 = fHm
Na （s） + H1
1 2
Cl2 （g） H2
H6
NaCl（s）
Na （g）
H3 Na+（g） + 由盖斯定律
Cl （g）
H4 Cl－（g）
H5
H6 = H1 + H2 + H3 + H4 + H5
相反，半径小，作用力大。 NaCl Cl－ 半径小 m. p. 801℃ NaI I－ 半径大 660 ℃
U
787 kJ•mol－1
686 kJ•mol－1
4. 离子半径 （1） 离子半径概念 将离子晶体中的离子看成是 相切的球体，正负离子的核间距 d 则是 r + 和 r－ 之和 。
r+
d
r－
第六章
化学键和分子结构
在 20 世纪最初的 20 年里，随着 原子结构的秘密逐渐被揭示，原子与 原子之间的相互作用，离子与离子之 间的相互作用，引起科学界的关注， 产生了化学键理论。
20 世纪 30 年代前后，量子力 学理论的建立及其在化学领域的应 用，使得化学键理论及分子结构的 研究工作得到飞速发展。
释放较多的能量。
6. 1. 2 离子键的特征
1. 作用力的实质是静电引力
离子键作用力的实质是静电 引力，静电引力 F 符合公式 q1•q2 F r2
F
q1•q2
r2
q1 ，q2 分别为正负离子所带电 荷量，r 为正负离子的核间距离。
2. 离子键无方向性和饱和性 静电引力的实质，决定了一个 离子与任何方向的电性不同的离子 相吸引而成键，所以离子键无方向 性；
在离子半径上。
影响离子键强度的因素还有
离子的电子构型。
这一点将在本章的最后一节 讨论。
（1） 离子电荷数的影响 电荷高，离子键强。 NaCl + 1 —— － 1 m. p. U 801 ℃ 787 kJ•mol－1 MgO + 2 —— － 2 2806 ℃ 3916 kJ•mol－1
（2） 离子半径的影响 半径大，离子间距大，作用力小；
设计在一热力学循环过程中。
NaCl（s） Na （s） + H1 Na （g） H3 Na+（g） +
1 2
Na+ （g）+ Cl－ （g） Cl2 （g）
H2
Cl （g） H4 Cl－（g）
H6
NaCl（s）
H5
Na （s） + H1 Na （g） H3 Na+（g） +
1 2
Cl2 （g）
H2
Cl （g） H4 Cl－（g）
H6
NaCl（s）
H5
这就是玻恩－哈伯循环，据此由已
知的热力学数据，可以计算晶格能。
Na （s） + H1 Na （g） H3 Na+（g） +
1 2
Cl2 （g）
NaCl（s）
H2
Cl （g） H4 Cl－（g）
③ 同一元素，不同价态的 正离子，电荷高的半径小。
Na（g） + Cl（g） H1 H2
H5 = －Ei
NaCl（g）
H4 H3
NaCl（s）
Na+（g） +
Cl－（g）
H1 Na 的第一电离能 I1 ；
H2 Cl 的电子亲和能 E 的相反数 －E；
Na（g） + Cl（g） H1 Na+（g） + H3 H4 H2
利用盖斯定律，也可以计算 NaCl
的离子键的键能。 NaCl（g）
H = Ei
Na（g）+ Cl（g）
NaCl（g）
H = Ei
Na（g）+ Cl（g） H5 = －Ei
NaCl（g） H4 H3 NaCl（s）
Na（g） + Cl（g）
H1
Na+（g） +
H2 Cl－（g）
Na （s） + H1 Na （g） H3 Na+（g） +
1 2
Cl2 （g）
NaCl（s）
H2
Cl （g） H4 Cl－（g）
H6
H5
H3 是 Na 的第一电离能 I1 ， H3 = I1 = 496 kJ•mol－1；
Na （s） + H1
1 2
Cl2 （g） H2
NaCl（g） NaCl（s）
Na（g）+ Cl（g） H = Ei Na+（g）+ Cl－（g） H = U
键能 Ei 和晶格能 U，均能表示 离子键的强度，而且大小关系一致。 晶格能比较常用。
2. 晶格能和键能的计算
玻恩（Born）和哈伯（Haber）
将反应 NaCl（s） Na+（g）+ Cl－（g）
V
0 V r0 r0 r
因此，离子相互吸引，并保持
一定距离 r0 时，体系最稳定。
V
0 V r0
r0
r
这就意味着形成了离子键。
r0 和键长有关，而 V r0 和键能有关。
2. 离子键的形成条件 形成离子键的两个原子，它们的
元素的电负性差比较大。
一般认为，
> 1.7， 发生电子转移，形成离子键； < 1.7，
而 C 和 Si 原子的电子构型为 s2p2，要失去或得到四个电子，才 能形成稳定离子，比较困难。 所以 C 和 Si 一般不形成离子 键。如 CCl4，SiF4 等，均为共价 化合物。
形成离子键时应释放较多能量。 Na（s）+
1 2
Cl2（g）
NaCl （s）
H = －411.2 kJ•mol－1 在形成离子键时，以放热的形式，
H2
Cl （g） H4 Cl－（g） H5
H5 = － ？U ，H5 是晶格能 U 的相反数；
Na （s） + H1
1 2
Cl2 （g） H2
H6
NaCl（s）
Na （g）
H3 Na+（g） +
Cl （g）
H4 Cl－（g）
H5
H6 是 NaCl 的标准生成热，
结合 X 射线衍射所得的 d 值，得到一系列离子半径。 r Mg = d MgO － r O
2+ 2－
= 210 pm － 132 pm
= 78 pm 这种离子半径为哥德希密特
半径。
1927 年，鲍林把最外层电子到 核的距离，定义为离子半径。并利用 有效核电荷等数据，求出一套离子半 径数值，被称为鲍林半径 。 在比较半径大小和讨论变化规律
H5 = －Ei
NaCl（g） H4
Cl－（g）
H3
NaCl（s）
NaCl 的晶格能 U 的相反数 －U； NaCl 的升华热 S；
所以可以通过 I1，E，U 和 S 可求出键能 Ei。
3. 影响离子键强度的因素
离子键的实质是静电引力 F
q1•q2 r2
F
q1•q2 r2
影响 F 大小的因素当然有离子 的电荷量 q 和离子之间的距离 r 。 离子之间的距离 r 将具体体现
H6 = H 1 + H2 + H3 + H 4 + H5
所以
H5 = H6－（H1 + H2 + H3 + H4）
H5 = H6－（H1 + H2 + H3 + H4） 所以 －H5 =（H1 + H2 + H3 + H4）－ H6 即
6. 1 离子键理论
1916 年德国科学家科塞尔
（Kossel）提出离子键理论。
6. 1. 1 电子转移形成离子： Na+ Cl－
Na － e－ Cl + e－
相应的电子构型变化为 Na —— Na+ 2s2 2p6 3s1 2s2 2p6 得到稀有气体 Ne 原子的 电子层结构，形成稳定离子。
Cl —— Cl－ 3s2 3p5 3s2 3p6
得到稀有气体 Ar 原子的 电子层结构，形成稳定离子。
根据得失电子的个数，可以确定 离子化合物中元素的化合价。 例如氯化钠中 Na 为 + 1 价 Cl 为 －1 价
第二步 靠静电吸引，形成化 学键。 Na+ 和 Cl－ 在静电引力的作 用下接近，并稳定在使体系势能最
且只要是正负离子之间，则彼
此吸引，即无饱和性。 学习共价键的方向性和饱和性
后，会加深对此的理解。
6. 1. 3 离子键的强度
1. 键能和晶格能
键能（ 以 NaCl 为例 ） 1 mol 气态 NaCl 分子，解离成 气态原子时，所吸收的能量，为离子 键的键能，用 Ei 表示。
NaCl（g）
Na（g）+ Cl（g）
> 1.7 时离子键的成分大于 50 %
形成离子键的两个原子，只需 转移少数的电子，就应达到稳定电 子构型。