ch05-2

H
107˚
H
104˚40 ́
N H
H
H
1931年，鲍林在价键理论基础上提出了杂化轨道理论。
1.杂化轨道理论基本要点 ● 成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨 道——杂化轨道 ● 杂化前后轨道数目不变 ● 杂化后轨道变了。 ●轨道成分变了 ●轨道的能量变了 ●轨道的形状变了 ●轨道的空间伸长方向变了 2. 杂化形式 结果，当然是更有利于 成键啰！
直线型 直线型 直线型 直线型 直线型 平面三 角形 三角锥
分子
偶极 矩
CS2 CO2 H2S SO2 H2O CH4 0 0 3.24 5.44 6.17 0 0 3.37
空间 构型
直线 直线 V字形 V字形 V字形
双 原 子 分 子 四 原 子 分 子
N2 H2 HF HCl CO BF3
NH3
例：含－CHO或－CO－的醛、酮等有机物的分子之间 不可能形成氢键。？ 水与甲醛之间可有氢键？ O H H－C－H …… O＝C－H 无氢键 （3）氢键的特点： O H－C－H …… H H－C＝O …… 氢键
A. 氢键有饱和性和方向性
180˚
X-H……YB. 氢键的强弱与X和Y的电 负性大小有关 图2.26 水分子间的氢键示意图
m=q•l
例如：
m单位：C · m(库 · 米)

H Cl
m 3.431030 C m
m是矢量，其方向从正指向负。 m=0的分子为非极性分子； m>0的分子是极性分子，m↗，分子的极性↗；
分子的极性取决于：化学键的极性以及分子的空间构型 化学键的极性 当成键原子电负性不同时，电负性大的原子带部分负电荷 （δ-）；电负性小的原子带有部分正电荷（δ+）。
H 2O
HOH 104 30
ο
'
2p 2s
sp3杂化
sp
3
判断等性sp3杂化与不等性sp3杂化的依据：
（1）若参加杂化的原子轨道中电子总数等于原子轨道总数， 则可形成等性杂化。 如ⅡA、ⅢA、 ⅣA族元素可分别形成等性sp、sp2、sp3杂化
Be
（2）若电子总数大于轨道总数，一定有 孤对电子存在，而形成不等性杂化
μ =0（C.m)
Cl Cl Cl C Cl
μ =6.47x10-30（C.m) μ =3.28x10-30（C.m)
一些分子的偶极矩（ m×1030/C· m）和分子的空间构型 分子的空间构型： 指分子中各原子在空间排列构成的几何形状。 分子 偶 极矩
0 0 6.07 3.60 0.37 0
空间 构型
H2O(g) → H(g)+OH(g)
OH(g) → H(g)+O (g)
E(O-H)=(D1+ D2)/2=463 kJ· mol-1
5.3.2 分子的极性与分子的空间构型
1.分子的极性 非极性分子 极性分子： 分子的极性大小可以用电 偶极矩(μ)来表示。 2.(电)偶极矩
±
＋ －
偶极子 q+ ql
｛
3、 分子间作用力对化合物性质的影响
A. 对熔沸点的影响：同类型的单质或化合物，熔沸点一般 随分子量增大而增大，含有氢键的物质熔、沸点一般较高。 沸点 沸点 物质 （˚C） 物质 （˚C） HF HCl HBr HI 20 -85 -67 -36 H2O H2S H2Se H2Te 100 －60 -42 -2
H Cl H O H N N
•方向性
+
+ +
指原子间总是尽可能 的沿着原子轨道最大 重叠的方向成键。
+ + +
共价键的键型
①σ键：原子轨道沿核间 联线方向进行同号重叠 (头碰头)。
2PZ
2PZ
σ
（2PZ）
②π键： 两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同 号重叠(肩并肩)。
思考： 1、键型的稳定性：
σ 键>π 键
为什么？
2、两原子间最多能形成 ？个σ键，？个π键。
图2.8 N2分子轨道重叠图
◆共价键参数
①键长(bond length)： 分子中两个原子核间的平均距离
② 键角(bond angle)： 分子中键与键之间的夹角 这两个参数决定了分子的空间构型
③键能E(bond energy): 衡量共价键的强弱 使1molA-B(g) +D A(g)+B(g)所需吸收的能量
（1）氢键形成的原因 － ＋ －
注：氢键不是“化学键”!
是分子与分子间存在的一种较强的作用力
X-H
Y-
X-H…… Y氢键
电负性很大
电负性很大
（2）形成氢键的条件： A、分子中有H原子； B、X-H…Y中的X和Y原子元素的电负性大、 半径小、有孤对电子。
即X、Y只能为N、O、F， 且X、Y可同可不同。
CH4的空间构型为 正四面体
C：2s22p2
2s
2p
激发
2s
2p
sp3
sp3杂化
CH 4的形成
等性spn杂化比较： 杂化轨道类型 参与杂化的原 子轨道
杂化轨道的数目
杂化轨道的成分 s=1/(1+n) p=n/(1+n)
sp 1个s，1个p 2 1/2s、1/2p 180° 直线型
sp2 1个s，2个p 3 1/3s、2/3p 120° 平面三角形 依次增强
（2）影响重大：对物质的熔点、沸点、溶解度、表面张力以 及熔化热、气化热等性质产生很大的影响。
分子间力通常包含范德华力和氢键两种。
1、范德华力（van der Weals forces）：本质是静电吸引力， 没有饱和性和方向性 （1）取向力(orientation force) 影响大小的因素： 固有偶极的 m 越 大，取 向力越大。 存在于极-极分子之间。 （2）诱导力(inductive force)
（1）bcc body-centered cubic structure
5.2 分子结构与晶体结构
一、化学键 1 离子键 (本质、特征、强弱、离子半径) 2 共价键 (本质、特征、强弱、共价半径) 3 分子构型 4 杂化轨道理论 二、分子间力和氢键 1 分子间力 2 氢键 三、晶体结构 1 晶体的特征 2 晶格和晶胞 3 晶体的基本类型
序言：
• 原子怎样结合成为分子？ － 化学键
2.共价键： 两原子间通过共用电子对而形成的化学键。 电负性相同或相差不很大
(1) 原子轨道的重叠—价键理论 共价键的本质——原子轨道 重叠，核间电子概率密度大 吸引原子核而成健。 价键理论基本要点： •未成对价电子自旋方式相反； •原子轨道对称性匹配，且最大 程度地重叠。
共价键的特点：
•饱和性: 每个原子的未成对电子数是一定的，所以形成 共用电子对的数目也就一定。
0.000 0.000 0.008 0.295 0.71 1.003 1.55 1.92
0.000 0.000 0.003 0.58 1.09 3.34 13.28 36.32
0.17 8.48 8.79 61.36 30.22 21.05 29.65 47.22
2.氢键 (hydrogen bond)
不等性sp3杂化的元素 元素举例 ⅤA族 ⅥA族
B Al
C Si
Ⅶ A族
N、P 1
三角锥形
O、S 2
V形
F、Cl、Br 3
直线形
孤电子对数 氢化物分子空间构型
思考题：解释CH4，C2H2，CO2的分子构型。 已知： C2H2，CO2均为直线型；
C 2 H 4 的构型为：
H
121o
H
C = C 118o H H
B. 对物质溶解度的影响 “相似相溶” “极-极相溶，非极-非极相溶”
5.4 晶体结构
Crystal Structure
一、晶体的基本类型
1. 金属晶体：金属原子之间以金属键结合而成的晶体。
金属键：金属原子（正离子）与自由电子间的作用力。
金属晶体特点：
一般熔、沸点较高，硬度 较大，导电导热，延展性
二、化学键的类型
离子键
共价键
1. 离子键: 由正、负离子之间的
静电引力形成的化学 键，称为离子键。
-
离子键的特点 ● ● 本质是静电引力（库仑引力） 没有方向性和饱和性
q q f 2 l


离子键的形成条件：两元素电负性差一般＞2左右
电负性小 →活泼金属(如K、Na)
易形成
正离子，K+、Na+ 负离子，F -、Cl -
1s
键
p
p
键
sp
CH2=CH2
p
p
C: 2s22p2
sp2----s(H
1s)
sp
C: 2s22p2
p
2
sp2----s(H
1s)
键
sp2----sp2
p
sp
2
键
5.3.3 分子间相互作用力 (Intermolecular Force)
分子间力
分子间非化学键的相互作用力。
特点： （1）能量比化学键力小1～2个数量级；作用范围小（仅为几 百pm之间，与分子间距离的7次方成反比）；
4.90
三 原 子 分 子 五 原 子 分 子
正四
面体 正四 面体 四面 体
CCl4
CHCl3
问题： 为何不同分子可呈现不同的空间构型？
三、分子的空间构型与杂化轨道（hybrid orbital ）
据价键理论： O：2s22p4 H：1s1 N：2s22p3 H：1s1
O
H
H H
N