大学无机化学分子结构 ppt课件
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( chemical bond )
■ 定义：分子或晶体中相邻原子或 离子间的强烈作用力
■ 类型：
化学键
( chemical bond )
离子键
共价键
金属键
(ionic bond) (covalent bond) (metallic bond)
◆ 正、负离子间靠静电作用形成的化学键
● 原子间通过共用电子对形成的化学键
最大重叠 z r
+ +-
1s
3px
·
非最大重叠
x
HCl成键示意图
z +· 1s
r +- x
3px
３、共价键的类型
σ键和π键
“头碰头”重叠
σ键
原子轨道最大重叠原理
“肩并肩”重叠
π键
“头碰头”重叠—σ键
“头碰头”重叠—σ键
s-s
+++
s
s
++ x
“头碰头”重叠—σ键
s-s
+++
s
s
+ ++ -
s-px
2s 2px 2py 2pz
N
π
σ键 π键
N
2s 2px 2py 2pz
NN σπ
重叠方式 重叠部分
重叠程度 存在方式 稳定性
σ键
π键
头碰头
沿键轴呈圆柱形 对称分布
肩并肩
垂直于键轴呈镜 面反对称分布
较大
较小
可单独存在
与σ键共存
较牢固
较易断开
例
s - s , s- px , px - px
py - py , pz - pz
第二节 分子结构 Structure of Molecules
内容提要 本节介绍现代价键理论和杂化轨道理论 的初步知识，讨论分子结构和物理性质 之间的关系，
分子结构包括：
1、分子中原子间的强相互作用力即化学键问题
2、分子的空间构型问题 3、分子间力问题
4、分子的结构与物质的物理、 化学性质的关系
一、化学键的概念
N
2s
2px 2py 2pz
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s
N
2px 2py 2pz
σ键
πZ
σ键 π键
πY
N
2s
2px 2py 2pz
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s 2px 2py 2pz
N
σ键 π键
πZ πY
σ
N
N
N
2s 2px 2py 2pz
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
■ 通过自由电子将金属原子和金属离子联 系在一起的作用力
化学键
( chemical bond )
离子键
(ionic bond)
共价键
(covalent bond)
金属键
(metallic bond)
经典共价键理论
现代共价键理论
现代价键理论
(valence bond theory)
杂化轨道理论
(hybrid orbital theory)
1、成键的原理：
(1)电子配对原理 具有自旋相反的未成对电子的两个原子 相互接近，可以形成稳定的共价键
(2)原子轨道最大重叠原理 成键电子的电子云重叠的越多，核间电子云 密度越大，形成的共价键越牢固
2、共价键的特征 （１）共价键的饱和性
自旋方向相反的单电子配对形成共价键后， 就不能再与其它单电子配对。
180°
直线形结构
确定 分子空间构型
５ 、键的极性 ——由成键原子的电负性 不同而引起
H2分子
５ 、键的极性 ——由成键原子的电负性 不同而引起
H2分子 （2.18) H · · H
HCl分子
正、负电荷重心重合
非极性共价键
５ 、键的极性 ——由成键原子的电负性 不同而引起
现代价键理论
４、键参数（bond parameter)
表征化学键性质的物理量
键参数
键能
(bond energy)
键长
(bond length)
键的极性
(bond polar)
键角
(bond angle)
现代价键理论
４、键参数（bond parameter)
(１) 键能 ——化学键的平均离解能
键能愈大，键愈牢固。
共价键是由成键原子双方提供电子组成 共用电子对所形成的。
H + Cl
H Cl
Cl + Cl
Cl Cl
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
共价键是由成键原子双方提供电子组成 共用电子对所形成的。
成功
初步揭示共价键
缺陷
与离子键的区别
无法解释电子配对成键的原因
及共价键的方向性等
s
px
++ x ++ -
x
“头碰头”重叠—σ键
s-s
+++
s
s
+ ++-
s-px
s
px
++ x ++ -
x
- + ++ -
px
px
px-px
- ++ x
■特点：重叠程度大，牢固，可单独存在。
“肩并肩”重叠—π键
“肩并肩”重叠—π键
+
+
- +-
pz - pz
zz
Y
++ Y
x
--
pz
pz
■特点：重叠程度小，易断开，与σ共存。
（２）共价键的方向性
共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大 程度重叠的方向进行。
“原子轨道最大重叠原理”
（１）共价键的方向性
共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大 程度重叠的方向进行。
最大重叠 z
+ +- x
1s
3px HCl成键示意图
（２）共价键的方向性
共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大 程度重叠的方向进行。
“肩并肩”重叠—π键
Z Y
+
－
+
Z
Y
+ pY - pY + +
－
X
－－
pY
pY
■特点：重叠程度小，易断开，与σ共存。
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s 2px 2py 2pz
N
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s
N
2px 2py 2pz
σ键 π键
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
■ 1927年海特勒(Heitler)和伦敦（London)用 量子力学处理H2分子结构，揭示了共价键的 本质。
■ 鲍林（Pauling)等在此基础上建立了现代价 键理论(valence bond theory),简称VB法。
１、现代价键理论的要点
现代价键理论
４、键参数（bond parameter)
(２）键长 ——分子中两成键原子的核间 平衡距离（平均键长）
键长愈短，键愈牢固。
现代价键理论
４、键参数（bond parameter)
（３）键角 ——分子中同一原子形成的两
个化学键间的夹角 O
104°45′
H
H
V形结构wk.baidu.com
键角 + 键长
Cl Be Cl
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
共价键是由成键原子双方提供电子组成 共用电子对所形成的。
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
共价键是由成键原子双方提供自旋相反的单 电子组成共用电子对所形成的。
H + Cl
H Cl
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
■ 定义：分子或晶体中相邻原子或 离子间的强烈作用力
■ 类型：
化学键
( chemical bond )
离子键
共价键
金属键
(ionic bond) (covalent bond) (metallic bond)
◆ 正、负离子间靠静电作用形成的化学键
● 原子间通过共用电子对形成的化学键
最大重叠 z r
+ +-
1s
3px
·
非最大重叠
x
HCl成键示意图
z +· 1s
r +- x
3px
３、共价键的类型
σ键和π键
“头碰头”重叠
σ键
原子轨道最大重叠原理
“肩并肩”重叠
π键
“头碰头”重叠—σ键
“头碰头”重叠—σ键
s-s
+++
s
s
++ x
“头碰头”重叠—σ键
s-s
+++
s
s
+ ++ -
s-px
2s 2px 2py 2pz
N
π
σ键 π键
N
2s 2px 2py 2pz
NN σπ
重叠方式 重叠部分
重叠程度 存在方式 稳定性
σ键
π键
头碰头
沿键轴呈圆柱形 对称分布
肩并肩
垂直于键轴呈镜 面反对称分布
较大
较小
可单独存在
与σ键共存
较牢固
较易断开
例
s - s , s- px , px - px
py - py , pz - pz
第二节 分子结构 Structure of Molecules
内容提要 本节介绍现代价键理论和杂化轨道理论 的初步知识，讨论分子结构和物理性质 之间的关系，
分子结构包括：
1、分子中原子间的强相互作用力即化学键问题
2、分子的空间构型问题 3、分子间力问题
4、分子的结构与物质的物理、 化学性质的关系
一、化学键的概念
N
2s
2px 2py 2pz
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s
N
2px 2py 2pz
σ键
πZ
σ键 π键
πY
N
2s
2px 2py 2pz
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s 2px 2py 2pz
N
σ键 π键
πZ πY
σ
N
N
N
2s 2px 2py 2pz
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
■ 通过自由电子将金属原子和金属离子联 系在一起的作用力
化学键
( chemical bond )
离子键
(ionic bond)
共价键
(covalent bond)
金属键
(metallic bond)
经典共价键理论
现代共价键理论
现代价键理论
(valence bond theory)
杂化轨道理论
(hybrid orbital theory)
1、成键的原理：
(1)电子配对原理 具有自旋相反的未成对电子的两个原子 相互接近，可以形成稳定的共价键
(2)原子轨道最大重叠原理 成键电子的电子云重叠的越多，核间电子云 密度越大，形成的共价键越牢固
2、共价键的特征 （１）共价键的饱和性
自旋方向相反的单电子配对形成共价键后， 就不能再与其它单电子配对。
180°
直线形结构
确定 分子空间构型
５ 、键的极性 ——由成键原子的电负性 不同而引起
H2分子
５ 、键的极性 ——由成键原子的电负性 不同而引起
H2分子 （2.18) H · · H
HCl分子
正、负电荷重心重合
非极性共价键
５ 、键的极性 ——由成键原子的电负性 不同而引起
现代价键理论
４、键参数（bond parameter)
表征化学键性质的物理量
键参数
键能
(bond energy)
键长
(bond length)
键的极性
(bond polar)
键角
(bond angle)
现代价键理论
４、键参数（bond parameter)
(１) 键能 ——化学键的平均离解能
键能愈大，键愈牢固。
共价键是由成键原子双方提供电子组成 共用电子对所形成的。
H + Cl
H Cl
Cl + Cl
Cl Cl
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
共价键是由成键原子双方提供电子组成 共用电子对所形成的。
成功
初步揭示共价键
缺陷
与离子键的区别
无法解释电子配对成键的原因
及共价键的方向性等
s
px
++ x ++ -
x
“头碰头”重叠—σ键
s-s
+++
s
s
+ ++-
s-px
s
px
++ x ++ -
x
- + ++ -
px
px
px-px
- ++ x
■特点：重叠程度大，牢固，可单独存在。
“肩并肩”重叠—π键
“肩并肩”重叠—π键
+
+
- +-
pz - pz
zz
Y
++ Y
x
--
pz
pz
■特点：重叠程度小，易断开，与σ共存。
（２）共价键的方向性
共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大 程度重叠的方向进行。
“原子轨道最大重叠原理”
（１）共价键的方向性
共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大 程度重叠的方向进行。
最大重叠 z
+ +- x
1s
3px HCl成键示意图
（２）共价键的方向性
共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大 程度重叠的方向进行。
“肩并肩”重叠—π键
Z Y
+
－
+
Z
Y
+ pY - pY + +
－
X
－－
pY
pY
■特点：重叠程度小，易断开，与σ共存。
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s 2px 2py 2pz
N
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s
N
2px 2py 2pz
σ键 π键
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
■ 1927年海特勒(Heitler)和伦敦（London)用 量子力学处理H2分子结构，揭示了共价键的 本质。
■ 鲍林（Pauling)等在此基础上建立了现代价 键理论(valence bond theory),简称VB法。
１、现代价键理论的要点
现代价键理论
４、键参数（bond parameter)
(２）键长 ——分子中两成键原子的核间 平衡距离（平均键长）
键长愈短，键愈牢固。
现代价键理论
４、键参数（bond parameter)
（３）键角 ——分子中同一原子形成的两
个化学键间的夹角 O
104°45′
H
H
V形结构wk.baidu.com
键角 + 键长
Cl Be Cl
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
共价键是由成键原子双方提供电子组成 共用电子对所形成的。
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
共价键是由成键原子双方提供自旋相反的单 电子组成共用电子对所形成的。
H + Cl
H Cl
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论