选修3-分子结构共价键1

如水的结构式为H—O—H 在绝大多数情况下，氢总是呈1价，氧总是呈2价， 氮呈3或5价，卤素则在有机物中大多呈1价，在无机 物中除呈1价，还呈3、5、7价，等等。
2.共价键形成过程的表示方法
电子式法
轨道表示法
3.路易斯结构式
路易斯认为，稀有气体最外层电子构型 (8e)是一种稳定构型。他把用“共用电 子对”维系的化学作用力称为“共价 键”。后人就把这种观念称为路易斯共 价键理论。
例如：
1
BeH 2 VP= 2 (2+2)=2
1
BF3 VP= 2 (3+3)=3
CH 4
1
VP= 2 (4+4)=4
PCl 5
1
VP= 2 (5+5)=5
SF6
1
VP= 2 (6+6)=6
直线形 平面三角形 四面体 三角双锥 八面体
②LP≠0 ：分子的空间构型不同于电子对的 空间构型。
电子对的
VP LP 空间构型
SF
F F
LP－BP(90o)
3
S
F F
2
结论：LP占据水平方向三角形, 稳定 分子构型为变形四面体(跷跷板形)。
电子对的
VP LP 空间构型 5 1 三角双锥 5 2 三角双锥 5 3 三角双锥
分子的
例
空间构型
变形四方体 SF4
T形
ClF3
直线形
XeF2
进一步讨论影响键角的因素：
①π键的存在，相当于孤对电子排斥成
③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
例：VP( SO
2 4

)
=
1 (6+4×0+2)=4 2
•确定电子对的空间构型： VP=2 直线形 VP=3 平面三角形 VP=4 正四面体 VP=5 三角双锥 VP=6 正八面体
•确定中心原子的孤对电子对数，推断分子 的空间构型。
① LP=0:分子的空间构型=电子对的空间构型 （孤对电子数）
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”，用小黑点来表示孤对电子。例 如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式可 以表示为：
..
..
H
.. O. . H
H
O. . H
H
N H
HH
C H
C .O. ..
.. N N ..
人们把这类(用短棍表示共价键，同时用小黑点表示非键合
分子空间构型
实例 中心原子
直线形 三角形 四面体 三角锥 V型
BeCl 2 BF3 CH 4 NH 3 H2O
HgCl 2 BCl 3 SiCl 4 PH 3 Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si N,P
H 2S O,S
Hg(ⅡB)
(ⅣA) (ⅤA) (ⅥA)
思考题：解释CH4，C2H2，CO2的分子构型。
2O
C
S
O 40eO O
832e电子中心24e 缺电28子e 中心 2多4e 电子中心32e
价电子总数等于分子中所有原子的价电子数之和，但中心
原子周围的电子总数(共用电子+孤对电子)并不总等于8，有多 电子中心或缺电子中心如：
4.价键理论（一）（VB法）
• 氢分子的位能曲线
• 共价键的基本特征 方向性
)
2
或 KK(2s :O O:
)
2
(
* 2s
)
2
(
2p
)
2
(π
2px
)
2
(π
2py
)
2
(π
* 2px
)1
(π
* 2py
)1
有两个三电子π键，具有顺磁性。
B.O =1/2 ( 8 - 4 ) = 2 键级 B.O 1 (成键电子数 反键电子数）
2
9.3.3 异核双原子分子
HF分子的 电子构型：
分子的 空间构型
例
3 1 平面三角形 V形
SnCl2
4 1 四面体
三角锥
NH3
2 四面体
V形
H2O
6 1 八面体
四方锥
IF5
2 八面体
平面正方形 XeF4
VP = 5，电子对空间构型为三角双锥， LP占据轴向还是水平方向三角形的某个 顶点？原则：斥力最小。
例如：SF4 VP=5 LP=1 F
F F
•杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。
1.sp3杂化 CH4的空间构 型为正四面体
C：2s22p2
2p
2s
2s
2p 激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
CH
的形成
4
四个sp3杂化轨道
2.sp2杂化 BF3的空间构型 为平面三角形
F
B
F
F
B： 2s22p1
2p
2s
2s
2p 激发 2s 2p
sp2 sp2杂化
3.配位键 形成条件：成键原子一方有孤对电子，
另一方有空轨道。
例：NH
4
H
HNH
H
BF4
CO
F

FBF C O
F 2s2 2p2 2s2 2p4
9.1.3 价键理论（二） 基本要杂点化：轨道理论
•成键时能级相近的价电子轨道混合杂 化，形成新的价电子轨道——杂化轨道。
•杂化前后轨道数目不变。
9.3.1 分子轨道
分子轨道：是以多个原子核为中心构
成的多中心轨道，分子轨道波函数也是
Schrodinger 方程的解。可以采取原子轨道
线性组合的方法求得分子轨道的波函数。
例如： A+B→AB
ΨI CaΨa CbΨb ΨⅡ Ca'Ψa Cb'Ψb
式中：Ψａ，Ψｂ — 原子轨道
ΨⅠ — 成键分子轨道；ΨⅡ— 反键分子轨道。
LP-LP > LP-BP > BP-BP
推断分子或离子的空间构型的具体步骤：
•确定中心原子的价层电子对数， 以AXm为例 (A—中心原子,X—配位原子) ：
VP=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数
原则：
±离子电荷数(
负 正
)]
①A的价电子数=主族序数；
②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价
电子, 氧与硫不提供价电子；
2
N2
(
1s
)
2
(
* 1s
)
2
(
2s
)
2
(
* 2s
)
2
(π
2p )4 ( 2p )2
B.O = 1/2( 10 - 4 ) = 3
O2
KK
(
2s
)2
(
* 2s
)
2
(
2p
)
2
(π
2p
)
4
(π
* 2p
)
2
B.O =1/2 ( 8 - 4 ) = 2
9.4.2 键能
键解离能（D） 在双原子分子中，于100kPa下将气态分
BF3的形成
三个sp2杂化轨道
3.sp杂化 Be：2s2
2s 2p
BeH2的空间构型为直线形 H Be H
2s
2p 激发 2s 2p
sp sp杂化
Be采用sp杂化 生成BeH2
两个sp杂化轨道
4.不等性sp3杂化
NH 3
HNH 107ο18'
2p
2s
sp3杂化
H2O
2p
2s
HOH 104ο 30'
sp3杂化
s p3
sp3d杂化
sp3d2杂化
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
杂化轨道类型 sp sp2 sp3 不等性 sp3
参加杂化的轨道 s+p s+(2)p s+(3)p s+(3)p
杂化轨道数
23
4
4
成键轨道夹角 180 120 10928' 90 109 28'
原子化能 Eatm：气态的多原子分子的键 全部断裂形成各组成元素的气态原子时所需 要的能量。例如：
H2O(g) = 2H(g) + O(g)
Eatm(H2O) D(H OH ) D(O H) 928 kJ mol -1
键能、键解离能与原子化能的关系： 双原子分子：键能 = 键解离能
已知： C2H2，CO2均为直线型；
C2H 4 的构型为：
H 121o H
C = C 118o
H
H
§9.2 价层电子对互斥理论 基本要点： (VSEPR)
•分子或离子的空间构型与中心原子的
价层电子对数目有关。
价层电子对=σ键电子对+孤对电子对
(VP)
(σBP)
(LP)
•价层电子对尽可能远离,以使斥力最小。
N2
(
1s
)
2
(1*s
)2
(
2s
)
2
(
* 2s
)
2
(π
2p )4 ( 2p )2
或
KK
(
2s
)2
(
* 2s
)2
(π
2px
)2
(π
2py
)2
(
2p
)2
B.O = 1/2( 10 - 4 ) = 3
O2
KK
(
2s
)2
(
* 2s
)
2