化学奥赛辅导分子结构

化学键：分子或晶体中相邻两个或多个原子之间强烈 的相互作用。
离子键：阴阳离子间通过静电作用形成的化学键。 金属键：金属晶体内部自由电子与金属离子之间。 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。 分子间作用力(intermolecular force) [定义] 分子之间弱的相互作用力。 [包括] 范德华力和氢键等。
英国化学家弗兰克兰在1850年左右提出化合价并无正负 之分，同种分子，如 H2 ，其中的氢也呈 1 价，故氢分子的结 构式为H—H。这种经典结构式称为弗兰克兰结构式。
20 世纪初，美国化学家路易斯把弗兰克兰结构 式中的“短棍”解释为两个原子各取出一个电子配
成对，即：“–‖是1对共用电子，“=‖是2对共用电
第二章 分子结构
教学目标： 1. 掌握路易斯结构式的正确写法； 2. 理解和掌握价键理论：σ键, π键, 共轭大π键, 杂化轨道；
3. 理解和掌握VSEPR理论；
4. 理解等电子体原理； 5. 理解和掌握分子轨道理论：组合三原则、轨道类型、简单分 子的分子轨道、键级； 6. 理解共价键的性质：键长、键角、键能、键及分子的极性； 7. 理解分子间作用力：范德华力和氢键。
个自旋相反的电子配对成键－电子配对原理。 (3) 共价键有方向性。原子轨道重叠时，重叠越多，电子在两
核间出现的机会越大，形成的共价键越稳定，因此，共价键
尽可能地沿原子轨道最大重叠方向形成----最大重叠原理。
+ +

+
+

不是最大重叠
+ +
+
+


轨道最大重叠
二、共价键类型
1. 键
电子云顺着原子核的连线重叠，或者说原子轨道沿键轴方 向以“头碰头”方式重叠。
3、配位键----特殊共价键
成键的电子对并不是来自于两个原子，而是由一个原子提供的。 形成条件：成键原子一方提供孤对电子，
另一方提供空轨道.
正常形成的共价键用一根短线“－”表示，配位键用箭头
“→”表示，方向是从提供电子对的原子指向接受电子对的 原子 。
如：
C
O
C O
2-3 价层电子互斥模型(VSEPR)
Cl Cl C Cl Cl Cl Cl Cl B Cl Cl P Cl Cl Cl
32e 8电子中心
24e
缺电子中心
40e
多电子中心
泡林提出了共振论，将几个相对合理的路易斯结构式称为 是“共振杂化体”，每个结构式则称为是一种“共振体”。 例如苯分子 C-C键长没有区别，苯分子中的 C-C键既不是 双键，也不是单键，而是单键与双键的“共振混合体”。共振
2. p 键 电子云重叠后得到的电子云图 象呈镜像对称，或者说两原子轨道 以“肩并肩”的方式重叠。 通常，如果原子之间只有 1 对电子，形成的共价
键是单键，通常总是 键；如果原子间的共价键是双
键，由一个 键一个 p键组成；如果是叁键，则由一 个 键和两个p 键组成。
三、实例
Cl: 3s2 3p5 3px1 3py2 3pz2 键 ：头碰头方式重叠
子，“≡”是3对共用电子。 路易斯认为，稀有气体最外层电子构型 (8e-)是一 种稳定构型。其它原子倾向于共用电子而使它们的最
外层转化为稀有气体的 8 电子稳定构型－八隅律。把
这种观念被称为路易斯共价键理论。
用“共用电子对”维系的化学作用力称为“共价键”。
分子有用于形成共价键的键合电子 ( 成键电子 ) 和未 用于形成共价键的非键合电子，又称“孤对电子” 。 用短棍表示原子间的共价键，同时用小黑点表示非 键合的“孤对电子”的结构式叫做路易斯结构式 (Lewis structure)，也叫电子结构式(electronic structure)。 例如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式可以 表示为：
论在有机化学中有广泛的用途。
苯和乙酰胺的“共振杂化体”
2-2 单键、双键和叁键──σ键和π键── 价键理论(一)
一、价键理论的基本要点：
(1)当两个原子接近时，两原子中自旋相反的未成对电子轨道
重叠，核间电子云密集，系统能量降低，两电子成为两原子
的共用电子对而形成化学键—共价键。
(2) 共价键有饱和性。一个原子有几个未成对电子，便可和几
2-1 路易斯结构式(Lewis Structure)
19世纪的化学家们创造了用元素符号加划短棍“–‖来表
明原子之间按“化合价”相互结合的结构式。分子中的原子
间用“–‖相连表示互相用了“1价”，如水的结构式为H–O– H；“=‖表示“2价”，如二氧化碳的结构式为 O=C=O；“≡”
表示“3价”，如氰化氢可表示为H–C≡N。
似，都是角型分子，仅夹角度数稍有差别，而 CO32- 离子和 SO32-离子属同一通式 AO32-，结构却不同：前者是平面型，后
者是立体的三角锥型。
价 层 电 子 对 互 斥 模 型 ， 简 称 VSEPR (Valence-shell electron-pair repulsion )模型，可以定性判断和预见分子的几 何构型，但也有例外。 VSEPR模型的要点是: (1) 用通式AXnEm来表示所有只含一个中心原子的分子或 离子的组成，式中A表示中心原子，X表示配位原子(也叫端位 原子)，下标n表示配位原子的个数，E表示中心原子上的孤对 电子对，下标m是孤电子对数。已知分子或离子的组成和原子 的排列顺序时，m值可用下式确定(出现奇电子时当作一个电 子对看待): m = (A的族价 - X的化合价 ·X的个数 + / - 离子的电荷数) / 2 例如 ： SO2 PO43NO2
H H .. O .. H H .. N H H .. O .. H . .N . N.
H
C
H
C
.. .O .
优点：给出了分子的总价电子数，用“电子对”的概念解释 了弗兰克兰经典结构式中表达化合价的短横，并标出了未键
Hale Waihona Puke 合的孤对电子。缺点：未能阐明共价键的本质和结构；八隅体的例外很多； 也不能表达比传统的单键、双键、叁键更复杂的化学键。
分子的立体结构决定了分子许多重要性质，例如分子中化
学键的类型、分子的极性、分子之间的作用力大小、分子在晶
体里的排列方式等等，而路易斯结构式未能描述分子的立体结 构。分子的立体结构是指其原子在空间的排布，可以用现代实 验手段测定。
实验证实，属于同一通式的分子或离子，其结构可能相似，
也可能完全不同。如， H2S 和 H2O 属同一通式 H2A ，结构很相