共价键与分子结构
有机化学化合物中的化学键和分子结构
有机化学化合物中的化学键和分子结构1.化学键1.1共价键：共价键是最常见的有机化学键，是由两个原子间共享电子对形成的。
它是由电子的轨道重叠形成的，并且具有较高的结合能。
共价键有两种类型：单共价键、双共价键和三共价键。
1.2极性共价键：极性共价键是由电负性不同的原子组成的共价键。
其电子密度偏向电负性较大的原子，形成了部分正电荷和部分负电荷。
极性共价键导致了分子的极性特性。
1.3非共价键：非共价键包括氢键、离子键、金属键和范德华力。
这些键中的电子并不被共享，而是以一种特殊的方式相互作用。
2.分子结构2.1线性结构：线性结构是最简单的分子结构之一，分子中的原子按照直线排列。
例如，乙烷（C2H6）中的碳原子和氢原子在一条直线上排列。
2.2支链结构：支链结构是由一个或多个侧基连接在直链上形成的分子结构。
例如，异丁烷（C4H10）是一个含有支链结构的分子，其中一个甲基（CH3）侧基连接在主链上。
2.3环状结构：环状结构是由碳原子形成的环状分子结构。
环状结构可以是饱和的，也可以是不饱和的。
例如，环丙烷（C3H6）是一个含有三个碳原子形成环状结构的分子。
2.4芳香环结构：芳香环结构是由苯环及其衍生物组成的分子结构。
苯环由六个碳原子和六个氢原子组成，形成一个环状结构。
苯环中的碳原子之间通过π电子云形成共轭体系。
2.5功能团：功能团是指分子中具有特定化学反应性的原子或原子团。
例如，醇类是一类含有羟基（-OH）功能团的有机化合物，醚类是一类含有氧原子连接两个碳原子的有机化合物。
以上是有机化学化合物中常见的化学键和分子结构。
有机化合物的化学键和分子结构的多样性决定了其物理性质和化学性质的不同。
通过了解有机化合物的化学键和分子结构，可以更好地理解有机化合物的性质和反应机制。
共价键与分子结构的关系
共价键与分子结构的关系共价键是化学中最常见和重要的化学键类型之一。
它是由两个原子之间共享一个或多个电子而形成的。
共价键的形成和性质直接影响着分子的结构和性质。
在本文中，我们将探讨共价键与分子结构之间的关系，并进一步探讨共价键对分子性质的影响。
1. 共价键的概念和特点共价键是化学键中最常见的类型，特点是通过原子之间的电子共享而形成。
它通常形成于非金属原子之间，如氢气（H₂）、氧气（O₂）等。
共价键中的电子以成对的形式存在，这是因为每个原子都希望满足与其他原子形成八个电子的稳定状态。
共价键可以是单一、双重或三重键，取决于电子的共享程度。
2. 共价键对分子形状的影响共价键的数量和类型直接影响着分子的形状。
根据分子的Valence Shell Electron Pair Repulsion（VSEPR）理论，原子围绕着中心原子排列，使得键和非键电子尽可能地远离彼此，最小化电子间的排斥。
由此可见，共价键的数量和类型决定了分子中原子之间的几何排列。
3. 偶极矩和分子极性共价键的极性对分子的性质和相互作用起着重要的作用。
当两个原子结合成共价键时，若两个原子的电负性差异较大，共享电子将更倾向于偏离电负性较低的原子。
这将导致一个带正电的极性末端和一个带负电的极性末端的形成。
这种分子称为极性分子，具有偶极矩。
4. 共价键类型对分子的性质的影响共价键的类型也对分子的性质产生重要影响。
单一共价键是最常见的类型，具有中等强度和长度。
双重共价键比单一共价键更短且更强，而三重共价键则更短且更强。
这种强度和长度的差异影响了分子的性质，如熔点、沸点和溶解度。
5. 共价键与分子反应的关系共价键也决定了分子在化学反应中的行为。
共价键在化学反应中可能断裂或形成，这取决于所涉及的键的强度和反应条件。
在共价键断裂的过程中，原子会重新排列以产生新的化学物质。
结论：共价键是分子结构的基础，它直接影响着分子的形状、极性和性质。
通过共享电子，原子之间形成了稳定的化学键，并在分子中排列成特定的结构。
共价键与分子结构
原子轨道
分子轨道
单核系统
多核系统
s，p，d，f
，， *，*
2. 分子轨道是原子轨道的线性组合，几个原子 轨道组合成几个分子轨道，一半是成键分子轨
道（、，能量较低，低于原子轨道），另一 半是反键分子轨道（*、*，能量较高，高于 原子轨道）。
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3. 原子轨道组合成分子轨道的三原则
◎对称性匹配原则：只有对称性匹配的原子轨 道才能组合成分子轨道；
整理ppt
（三）sp3等性杂化轨道及有关分子的空间
构型
简述：1个ns轨道和3个np轨道杂化，形成 4个等性的sp3杂化轨道，每个轨道都含有 (1/4)s成分和(3/4)p成分，轨道间的夹角 为109.47º，呈正四面体构型。
例如：CH4
C：1s22s22p2
2p
2s
2s
激发
2s2p轨道
2p sp3
简述：1个ns轨道和1个np轨道杂化，形 成2个等性的sp杂化轨道，每个轨道都含 有(1/2)s成分和(1/2)p成分，轨道间的夹 角为180º，呈直线构型。
例如：BeCl2
Be：1s22s2
2p
2p
2p
sp
2s
2s
激发
杂化
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两个 sp 杂化轨道
s轨道
p轨道
180°
sp杂化轨道 sp杂化轨道在空间取向
都达到稀有气体的稳定结构。
现代共价键理论：
现代价键理论（VB）和分子轨道理 论（MO）。
整理ppt
一、共价键的本质
只有2个氢原子的 单电子自旋方向相 反时，才能形成共 价键；
氢分子的基态和排 斥态。
氢分子形成过程中能量随 核间距变化示意图
共价键与分子结构
非极性共价键
非极性共价键通常会导致分子的对称分布，从而影响其 整体结构。
影响共价键和分子结构的因素
1 原子间的电负性差异。 3 分子中的电子云排布。
2 原子间的电子个数。 4 分子中的空间限制。
总结和展望
共价键和分子结构是化学中重要的概念，对于理解分子的性质和反应具有重要意义。未来的研究将深入探索共价键 和分子结构的更多细节，以应用于材料科学、药物设计和化学工艺等领域。
共价键与分子结构
共价键是化学中最常见的键之一，它们形成在两个非金属原子之间，通过共 享电子以达到稳定状态。共价键的类型包括极性共价键和非极性共价键。分 子结构的多样性取决于原子之间的键和空间排列。
共价键的定义和特点
1 共价键是通过共享电子对来连接两个原子。 2 共价键通常形成在非金属元素之间。 3 共价键的特点包括强度高、稳定性好、通常不导电。
共价键的类型
极性共价键
极性共价键是由两个不同的原子之间的电子不平衡引起的。它们具有部分正电荷和部分负电 荷。
非极性共价键
非极性共价键是由相同原子之间的电子共享形成的。它们不具有正电荷或负电荷。
分子结构的定义和分类
线性结构
线性结构是指分子中的原子按直线排列，形成一个 直角或几乎直角的形状。
扩展结构
扩展结构是指分子中的原子呈现扩散状态，形成一 个平面或近似平面的形状。
三角平面结构
三角平面结构是指分子中的原子按等边三角形排列， 形成一个平面的形状。
锥形结构
锥形结构是指分子中的原子按锥形排列，形成一个 三形状。
共价键与分子结构的关系
极性共价键
极性共价键通常会导致分子的非对称分布，从而影响其 整体结构。
化学键与分子结构的关系
化学键与分子结构的关系化学键是在化学反应中形成的一种化学结合。
它对于构建分子结构和决定物质的性质至关重要。
在化学中，共价键、离子键和金属键是最常见的三种化学键。
本文将讨论这些化学键与分子结构之间的关系。
1. 共价键与分子结构共价键是由两个非金属原子之间的电子共享形成的。
电子共享能力的不同可以导致不同类型的共价键，如单、双或三重共价键。
共价键的形成决定了分子的几何结构和空间构型。
例如，水分子（H2O）由两个氢原子和一个氧原子组成。
每个氢原子与氧原子之间通过共用电子配对形成共价键。
由于氧原子比氢原子更电负，它的电子云更集中，在分子中形成了两个类似于“V”形的共价键角度约为104.5度。
这种几何结构使水分子呈现出极性，并导致了一系列特殊的性质，如高沸点、高表面张力和溶解度。
2. 离子键与分子结构离子键是由一个阴离子和一个阳离子之间的电荷吸引力形成的。
在离子键中，电子从金属原子转移到非金属原子，形成正负电荷，从而吸引彼此。
离子键的强度比共价键高得多，因此离子化合物通常具有高熔点和硬度。
例如，氯化钠（NaCl）是一个由钠离子和氯离子组成的晶体。
钠离子失去一个电子成为正离子，氯离子获得一个电子成为负离子，通过电的吸引力形成了离子键。
这种离子结构使得氯化钠在固态下是一个晶体，但在溶液中则以离散的离子存在。
3. 金属键与分子结构金属键是由金属原子间的电子云共享形成的。
金属键在金属中形成一个连续的电子海，并对金属的性质产生重要影响。
金属键具有高导电性（电子在金属中的自由移动），高热导率和可塑性。
例如，铁（Fe）是一个典型的金属元素。
铁原子通过金属键形成一个紧密排列的网络，在其中电子可以自由移动。
这种金属结构使铁具有特殊的性质，如高强度、高熔点和良好的导电性。
总而言之，化学键的类型直接决定了分子结构的几何形状和物质的性质。
共价键决定了分子的形状和极性，离子键导致形成离子晶体，而金属键形成具有特殊物理性质的金属结构。
11第十章共价键与分子结构
31
BeCl2 直线形
激发
2s sp 2p
Be 1s22s2 4 Cl [Ne]3s23p5 17
杂化
2s 2p
2Cl
2p sp-p 2p 直线形
图10-7 BeCl2分子的空间构型
32
CHCH 6C 直线形
2s sp H 2p 2p
22s22p2 1s
1H
1 1s
激发
2s p-p 2p
杂化
等性杂化：由原子轨道组合成的一组杂化轨道 中,s,p,d轨道成分相等
30
不等性杂化：组合构成的一组杂化轨道中,s,p,d轨 道成分不相等 sp ，sp2， sp3 s – p杂化类型：
(一) sp杂化轨道及有关分子的空间构型 1 个ns与 1 个np杂化，形成 2 个 sp 杂化轨道 1个ns+ 1 个np 2个 sp 特点： 1/2s，1/2p，180，直线形
43
三、d-s-p杂化轨道及有关分子的空间构型 d区元素： ns、np、(n-1)d或nd p区元素：ns、np、nd 1.(n-1)d 、ns、np杂化类型 dsp2、dsp3、d2sp3 sp3d 、sp3d2 2.ns、np、nd杂化类型 (一)dsp2杂化轨道及有关分子或离子的空间构型 1个(n-1)d+1个ns+2个np4个dsp2 ¼ d成分、¼ s成分、 ½p成分 四个dsp2杂化轨道在一个 平面上 ，夹角为90° 44 2-配离子 平面正方形 [Ni(CN)4]
图10-3 H原子的1s与Cl原子的3px轨道三种方向重叠示意图
5
三、共价键的类型
σ 键和π 键
键 头碰头 重叠大 稳定 重叠 方式 键 肩并肩 重叠小 不稳定
共价键与分子构型
共价键与分子构型共价键是指由两个原子之间的电子共享而形成的化学键。
在分子构型的确定中，共价键的形成起着重要的作用。
本文将介绍共价键的基本概念、共价键的形成、共价键的性质以及共价键对分子构型的影响。
一、共价键的概念和形成共价键是由两个非金属原子通过共享电子而形成的化学键。
在共价键形成时，原子之间的价电子云相互重叠，使得每个原子都能够达到稳定的电子排布。
这种电子共享的方式使得化合物具有更强的化学稳定性。
共价键的形成需要满足以下几个条件：1. 原子的外层电子数需要满足八个原则（除了氢和硼等例外情况）；2. 原子的外层电子数不足八个的情况下，通过共享电子与其他原子形成共价键以达到稳定状态；3. 共价键一般形成于相邻元素之间，即靠近的原子之间形成共价键。
二、共价键的性质1. 共价键的方向性：共价键在空间中具有一定的方向性，这是由于成键原子之间的电子云重叠导致的。
具体来说，共价键的电子云形成一个云团，该云团倾向于靠近成键原子中电负性较高的那一侧，使得成键原子之间存在部分正负电荷分离的情况。
2. 共价键的键能：共价键的强度可以通过键能来衡量，键能越大则共价键越稳定。
共价键的键能与键长呈反比关系，即键长越短，键能越大。
3. 共价键的特殊性：共价键还可以根据键的性质分为单键、双键和三键。
在这些类型的键中，双键和三键由于电子云重叠程度更高，键能更大，因此更加稳定。
三、共价键对分子构型的影响共价键的性质和形成方式对分子的构型具有重要影响。
以下是共价键对分子构型的几个影响因素：1. 共价键的键角：在共价键形成时，晶体中的原子会围绕着共价键的电子云排列成一定的空间角度。
这个角度在实验测量中可以通过X射线晶体衍射等方法确定，并且可以用来推断化合物的结构和性质。
2. 共价键的键长：共价键的键长由共价键强度决定，而共价键的强度又取决于成键原子之间的电子云重叠程度。
因此，共价键的键长可以用于判断化合物中原子之间的距离。
3. 共价键的键能：共价键的键能与键长呈反比关系，因此键能越大，键越短。
共价键与分子结构
短短分电短氢短短短轨短 但但但氢非10 电非
路易斯结构式
对于可以写出几个相对合理的路易斯结构式的分子， 泡林提出了“共振论 共振论”，认为分子的真实结构是这些 共振论 合理路易斯结构式的“共振杂化体”，每个结构式则 称为一种“共振体”，“共振”的符号“←→”例如：
价层电子互斥模型
１、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 是电子对数。已知分 中心原子上的孤对电子对,下标m是电子对数 子或离子的组成和原子的排列顺序时,m值可用下式确 定: m=(A的族价-X的化合价·X的个数-离子的电荷数)/2 例如: 分子 SO2 SO3 SO32- SO42- NO2+ m 1 0 1 0 0
Y Y A A YY A Y Y A Y A YY Y Y Y Y Y Y Y
Y
Y
Y
Y
价层电子互斥模型
(3)“分子立体构型 分子立体构型”是指不包括孤对电子对 孤对电子对的AXn中的 分子立体构型 孤对电子对 A和n个X(配位原子 在空间的排布，只有当 nEm中的 配位原子)在空间的排布 中的m=0 和 个 配位原子 在空间的排布，只有当AX 模型才是分子立体构型， 时，即AYZ=AXn时，VSEPR模型才是分子立体构型，否则， 模型才是分子立体构型 否则， 得到VSEPR模型后要略去孤对电子对，才得到它们的分子 模型后要略去孤对电子对， 得到 模型后要略去孤对电子对 立体构型，如:H2O,NH3,CH4都是AY4,它们的分子立体构型为： 立体构型 分子 H2O NH3 CH4 构型 角形 三角锥体 正四面体
初中化学知识点归纳共价键和共价分子的结构
初中化学知识点归纳共价键和共价分子的结构共价键和共价分子是初中化学中的重要知识点。
共价键是一种化学键，它由两个非金属元素通过共用电子形成。
共价分子指的是由共价键连接的原子组成的分子。
本文将对共价键和共价分子的结构进行归纳和探讨。
一、共价键的定义和特点共价键是指两个非金属原子通过共享电子形成的化学键。
共价键的主要特点如下：1. 共价键的形成是由于非金属原子需要通过共用电子来达到稳定的电子层结构。
2. 共价键通常形成于相对较短的距离内，一般在0.1~0.2纳米之间。
3. 共价键中的电子是以轨道重叠的方式进行共享的。
4. 共价键可以是单键、双键、三键或更多键。
二、共价分子的结构和特点共价分子是由共价键连接的原子组成的分子。
共价分子的结构和特点如下：1. 共价分子的原子间是通过共价键连接的，形成稳定的分子结构。
2. 共价分子中的原子可以是同一种元素（如氧气分子O2），也可以是不同的元素（如水分子H2O）。
3. 共价分子在化学反应中可以保持相对稳定，但也可以通过断裂共价键来发生反应。
4. 共价分子的性质由其中原子的种类、数目和相互间的共价键的性质决定。
三、一些常见的共价键和共价分子1. 单键：由两个原子间共享一个电子对形成，如氢气分子H2。
2. 双键：由两个原子间共享两个电子对形成，如氧气分子O2。
3. 三键：由两个原子间共享三个电子对形成，如氮气分子N2。
4. 碳氢键：碳氢键是碳原子和氢原子之间的共价键形式，常见于有机化合物中。
5. 共价分子的结构：共价分子的结构由其中原子的排列方式决定。
如水分子H2O是由一个氧原子和两个氢原子组成的，呈现出角度为104.5°的V形结构。
四、共价键和共价分子的应用共价键和共价分子在化学中有广泛的应用，下面介绍几个例子：1. 氧气的应用：氧气是一种重要的生活和工业用气体，主要用于维持呼吸、氧化反应和金属熔炼等领域。
2. 水的应用：水是生命的基础，广泛应用于饮用、农业、工业和能源等各个方面。
共价键与分子构型
共价键与分子构型共价键是指两个非金属原子通过共用电子形成的化学键。
共价键的形成使得原子能够达到更稳定的状态，因此在化学中占据着重要地位。
共价键的性质取决于原子之间的电负性差异以及共用电子对的分布。
在分子构型的研究中，共价键的组成和特点是不可忽视的。
一、共价键的特点共价键的形成是非金属原子之间共享电子的结果。
它具有以下几个特点：1. 共用电子对的形成：共价键的形成是由两个原子之间交换、共享或分配电子而产生的。
原子中的价电子在共用电子对中通过共享来填充空位并形成共价键。
2. 电子云的重叠：共价键的形成涉及原子的价层电子云之间的重叠。
只有当两个原子之间的电子云重叠适当时，共价键才能形成。
3. 共价键长度：共价键的长度取决于原子半径和电子云重叠的程度。
通常情况下，共价键越短，原子之间的相互吸引力越大。
4. 共价键的强度：共价键的强度取决于原子之间的电负性差异。
电负性较大的原子会吸引更多的电子，从而增强共价键的强度。
二、共价键的类型根据原子之间电子的共享程度和电负性的差异，共价键可以分为以下几种类型：1. 极性共价键：当形成共价键的两个非金属原子之间的电负性差异较大时，共享电子对偏向电负性较大的原子，这种共价键被称为极性共价键。
2. 非极性共价键：当形成共价键的两个非金属原子之间的电负性差异较小或没有差异时，共享电子对平均分布在原子之间，这种共价键被称为非极性共价键。
3. 多中心共价键：当共享电子对不仅位于原子核之间，还位于电负性较大的原子核附近时，形成的共价键被称为多中心共价键。
多中心共价键的形成增强了原子之间的相互吸引力。
三、共价键对于分子构型的影响共价键在分子构型中起着至关重要的作用，它决定了分子的形状和空间排列方式。
根据共价键的性质，可以将分子构型分为以下几种常见类型：1. 线性构型：当分子中的原子围绕一个中心原子排列成一条直线时，称为线性构型。
这种构型通常由两个原子组成，它们之间形成一个共价键。
无机化学-共价键与分子结构
(二)共价键理论：共价键的类型
◆ π键：成键轨道以“肩并肩”的方式发生轨道的重叠。
重叠部分对通过键轴的平面具有镜面反对称性。
(二)共价键理论：共价键的类型
两个原子之间必须有一个键，但可以形成多个π键，π键稳 定性相对于键较弱。
N原子: 2s2 2p3 2px1 2py1 2pz1
(二)共价键理论：杂化轨道理论（Pauling）
1、理论基本要点
成键时同一原子中能级相近的不同类型的原子轨道混合后，重
新形成一组同等数量的能量完全相同的新轨道 ——杂化轨道
● 杂化前后轨道数目不变 ● 杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变
● 轨道成分变了
● 轨道的能量变了
结果是更有利于成键！
● 轨道的形状变了
(二)共价键理论：杂化轨道理论
在原子形成分子的过程中，经过激发、杂化、轨道重迭等过程
CH4 C(2s22p2)
激发
2s, px, py, pz
激发所需能量可由形成共价键数目 的增加而释放出更多的能量来补偿
杂化
sp3杂化轨 道
4个能量完全相 同的杂化轨道
(二)共价键理论：杂化轨道理论
杂化类型（s-p杂化）：由s轨道和p轨道参与杂化， 根据参与杂化的p轨道数目又可分为sp、sp2、sp3
➢sp杂化（直线型）
2s
H: s
2p 2s
excited
O: px
2p
2p
sp
hybridization two sp hybrid orbital
+
+
Be-s
-+
- + +- -++ -
第二章共价键理论和分子结构讲解
第二章共价键理论和分子结构讲解第二章：共价键理论和分子结构共价键理论是描述化学键形成的理论，它解释了原子是如何通过共享电子来形成化学键的。
共价键是一种通过共享电子对来使两个原子相互吸引的化学键。
共价键的形成基于原子的电子云的重叠，当两个原子靠近时，它们的电子云开始重叠，形成一个共享电子对。
共享的电子对对两个原子的原子核产生吸引力，将两个原子结合在一起形成稳定的分子。
共享电子对的数目通常取决于原子需要准确达到八个电子（称为八原则）。
共价键可以是单个、双重或三重键，这取决于原子之间共享的电子对数。
单共价键是仅共享一个电子对的化学键，双重键是共享两个电子对的化学键，三重键则共享三对电子。
共价键的形成可以通过独立原子的轨道重叠和自由基重叠来解释。
在共价键的理论中，有两个重要的概念需要了解：价电子和杂化。
价电子是处于最外层能级的原子的电子，它们决定了原子的化学性质和元素的周期表位置。
杂化是指在形成共价键时，原子轨道的重组，以便使电子重叠形成共享电子对。
分子结构是描述分子中原子排列和化学键连接方式的方式。
分子结构可以通过不同的方法确定，如实验技术（如X射线晶体学和光谱学）和理论计算方法（如量子化学计算）。
分子结构决定了分子的性质和反应行为。
分子结构的分析方法之一是通过原子间的距离和角度来确定。
在共价键中，原子之间的距离和角度是由共价键的强度和方向性决定的。
共价键的强度通常通过键长来表示，而键的方向性则由杂化决定。
另一个重要的分子结构参数是分子几何构型，它描述了原子在空间中的排列方式。
最常见的分子几何构型包括线性、角度、平面和立体构型。
分子几何构型是由化学键数和孤对电子数决定的。
分子结构的研究对于理解化学反应和预测化学性质非常重要。
例如，分子的空间结构可以影响其对光的吸收和发射行为，这是荧光和发射光谱等实验技术的基础。
另一方面，分子结构也可以用于预测分子的稳定性和反应性，有助于设计和改进化合物的性质和用途。
总之，共价键理论和分子结构是为了解释和描述化学键的形成和原子在空间中的排列而发展的理论。
化学键的共价性质与共价分子的结构研究
化学键的共价性质与共价分子的结构研究化学键是指由原子之间的相互作用力所形成的化学结合。
共价键是其中一种常见的化学键类型，其性质和分子结构是研究化学键共价性质与共价分子结构的重要方面。
本文将重点探讨共价键的属性、共价分子的结构以及相关研究进展。
一、共价键的性质共价键是一种化学键，它涉及原子之间的电子共享。
在共价键中，原子通过共享电子对来实现稳定结合，并形成共价分子。
共价键可以分为极性共价键和非极性共价键两种类型。
1. 极性共价键极性共价键通常是由不同电负性原子之间形成的。
在极性共价键中，原子通过共享电子对，但由于不同原子的电负性不同，共享的电子对使得原子带有一定的电荷差。
常见的极性共价键包括氧化物中的氧气键和水分子中的氧氢键。
2. 非极性共价键非极性共价键通常由具有相似电负性的原子之间形成。
在非极性共价键中，原子之间的共享电子对不会导致电荷分离。
常见的非极性共价键包括二氧化碳分子中的碳氧键和甲烷分子中的碳氢键。
二、共价分子的结构共价分子的结构是指由共价键连接的原子在空间中的排列方式和几何形状。
共价分子的结构对于分子的性质和反应具有重要的影响。
1. 线性结构线性结构是一种共价分子的常见结构类型，通常由两个原子通过共价键连接而成。
举个例子，氧气分子（O2）由两个氧原子通过双键连接而成，呈线性结构。
2. 扩展结构扩展结构是指共价分子中出现多个原子的连接，形成较大的分子结构。
例如，大部分有机化合物，如乙烯（C2H4）和苯（C6H6），具有扩展结构。
3. 角度结构角度结构是一种常见的共价分子结构，其中原子通过共价键连接，并形成特定的角度。
例如，水分子（H2O）中的氢氧键使得水分子呈现出角度结构，呈现出角度为104.5度的形态。
三、相关研究进展随着化学领域的发展，对于共价键的性质和共价分子结构的研究也在不断进行。
新的技术和方法的引入为我们提供了更深入的理解和探索。
1. 量子力学模拟量子力学模拟是一种重要的研究工具，它通过模拟分子的量子力学行为，提供了对共价键性质和分子结构的深入理解。
分子结构和共价键理论
分子结构和共价键理论分子结构是指分子中原子之间的几何排列和相对位置。
分子结构的确定对于理解分子的性质和反应机制至关重要。
根据分子结构的不同，分子可以分为线性、平面三角形、正四面体、平面四边形、平面五边形、八面体等各种类型。
而共价键是指通过共用电子对来连接原子的一种化学键。
共价键的形成是原子间电子的重叠和共享，通过共享电子形成的共价键的强度与原子间的距离和电子云的重叠程度有关。
根据电子对的数量和形式，共价键又可分为单键、双键、三键等不同类型。
共价键理论是用来解释共价键形成和分子结构的理论体系。
共价键理论最初由路易斯在1916年提出，由于其简单和直观的描述方式，被广泛接受和应用。
根据共价键理论，原子通过共享电子对来完成对外层电子的填充，以达到稳定的电子结构。
共价键的形成遵循八个原则，即凯库勒原则，也被称为共价键的“八个原则”。
凯库勒原则的具体内容有：1.原子通过共享电子对来完成稳定的电子结构。
2.原子中的电子仅能拥有共价键所需的电子对数。
3.每个电子对对应一个共价键。
4.共价键通常与共价键的长度成正比，共价键越长，键能越小。
5.共价键的长度与原子半径和离子半径有关。
6.共价键的强度与键能成正比，共价键越紧密，键能越大。
7.共价键的强度与电子云的重叠程度有关，重叠程度越大，共价键越强。
8.共价键的强度与原子质量有关。
根据共价键理论，可以解释分子的稳定性、电荷分布、偶极矩和分子极性等性质。
分子的稳定性与共价键的强度和长度有关，共价键越紧密、越短，分子越稳定。
分子的电荷分布与原子间电子的共享程度有关，共价键的形成使得电子密度在分子中产生偏移，形成电荷云的分布。
分子的偶极矩和分子极性与分子中原子的电负性差有关，原子对电子的吸引能力差异越大，分子的偶极矩越大。
除了凯库勒原则，还有一些额外的因素可以影响共价键的形成和分子结构的稳定性，如共振、键角张力和立体位阻等。
共振是指分子中的双键或三键的位置可以在不同原子之间变化，形成多个共振结构，增加了分子的稳定性。
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五、共价键参数
(一) 键能
在标准状态下，使单位物质的量的气态分子 AB 解离成 气态原子 A 和 B 所需要的能量称为键解离能。
对双原子分子，键能等于键解离能。对多原子分子，键 能等于键解离能的平均值。
离子的离子构型
(a) 中没有 90°的孤对电子-孤对电子的排斥作用，是最
稳定的构型。因此，
IF
2
的空间构型为直线形。
利用价层电子对互斥理论，可以预测大多数主族元素
的原子形成的共价分子或离子的空间构型。
二、价层电子对互斥理论练习
(1) 下列关于价电子对数目计算中正确的是( B ) A. 中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数 B. 配位原子中卤素原子、氢原子提供 1 个电子 C. 配位原子中氧原子和硫原子提供 2 个电子 D. 当氧原子和硫原子作中心原子时，按不提供价电子计算
形成的两个杂化轨道称为 sp 杂化轨道。每个 sp 杂化轨道中 含有 1/2 的 s 轨道成分和 1/2 的 p 轨道成分，杂化轨道间的夹 角为 180°。
图 10-6 sp 杂化示意图
二、s-p 型杂化轨道及有关分子的空间构型 (二) sp2 杂化轨道及有关分子的几何构型 由一个 ns 轨道和两个 np 轨道参与的杂化称为 sp2 杂化， 形成的三个杂化轨道称为 sp2 杂化轨道。每个 sp2 杂化轨道中 含有 1/3 的 s 轨道成分和 2/3 的 p 轨道成分，杂化轨道间的夹 角为120º，呈平面正三角形。
二、价层电子对互斥理论应用实例
(一) CCl4 分子的空间构型
二、价层电子对互斥理论应用实例
(二)
ClO
3
离子的空间构型
二、价层电子对互斥理论应用实例
(三) PCl5 分子的空间构型
二、价层电子对互斥理论应用实例
(四)
IF
2
离子的离子构型
在
IF
2
中，中心原子共有
5
个价层电子对，价层电子对的
电子对的排布方式
分子空间构型
实例
6 八面体
6
0 AB6
5
1 AB5
4
2 AB4
正八面体 SF6
四方锥形 IF5
平面正方形
ICl
4
第三节 杂化轨道理论
一、杂化轨道理论的基本要点 二、s-p 杂化轨道及有关分子的空间构型 三、d-s-p 杂化轨道及有关分子的空间构型
一、杂化轨道理论的基本要点
同一原子中能量相近的原子轨道重新组合成新的原子轨道， 称为原子轨道的杂化，得到的原子轨道称为杂化轨道。
五、共价键参数
(四) 共价键的极性
当两个不同元素的原子以共价键结合时，共用电子对偏向 于电负性较大的原子。电负性较大的原子带部分负电荷，电负 性较小的原子带部分正电荷，正、负电荷中心不重合。这种共 价键称为极性共价键。
共价键的极性与成键两原子的电负性差有关，电负性差越 大，共价键的极性就越大。
第二节 价层电子对互斥理论
分布为三角双锥形。在中心原子的 5 对价层电子对中，
有 2 对成键电子对和 3 对孤对电子，有以下三种可能的
结构：
二、价层电子对互斥理论应用实例
(四)
IF
2
离子的离子构型
电子对之间的夹角有90°、120°和180°，只需考虑夹角
为 90°的静电斥力。
二、价层电子对互斥理论应用实例
(四)
IF
2
价层电子对数
2
3
4
5
6
电子对排布方式 Байду номын сангаас线形 平面三角形 四面体 三角双锥 八面体
一、价层电子对互斥理论基本要点
(3) 价层电子对之间的斥力与价层电子对的类型有关： 孤对电子-孤对电子＞ 孤对电子-成键电子对＞成键电子对 -成键电子对 (4) 中心原子若形成共价双键或共价三键，仍按共价单键 处理。但由于双键或三键中成键电子多，相应斥力也大:
轨道杂化理论的基本要点是： (4) 组合得到的杂化轨道与其他原子形成 键或排布孤对电子， 而不能以空轨道的形式存在。 (5) 中心原子采取的杂化类型决定了杂化轨道分布形状及所形 成的分子的空间构型。
二、s-p 型杂化轨道及有关分子的空间构型 重点
(一) sp 杂化轨道及有关分子的几何构型 由一个 ns 轨道和一个 np 轨道参与的杂化称为sp 杂化，
(2) 下列选项中价电子对数与配位原子数目相等的是( A ) A. CS2 B, NH3 C. H2O D. ClO3
二、价层电子对互斥理论练习
(3) 下列分子或离子中，不含有孤电子对的是( D )。
A. H2O
B. H3O+
C.NH3
D.
NH
4
(4) 用价层电子对互斥理论判断 SO3 的分子构型为( D )。 A.正四面体形 B.V形 C.三角锥形 D.平面三角形
一、共价键的本质
如果两个氢原子的电子自旋相同，随着核间距的减小， 两个原子核间电子出现的概率密度降低，增大了两个原子 核的排斥力，系统能量逐渐升高，而且比两个远离的氢原 子能量还高，不能形成氢分子。
图 10-2 两个氢原子相互接近时原子轨道重叠示意图
二、价键理论的基本要点 重点
价键理论的基本要点是： (1) 两个原子接近时，自旋相反的两个未成对电子可以配对 形成共价键。 (2) 一个原子含有几个未成对电子，通常就能与其它原子的 几个自旋相反的未成对电子配对形成共价键。一个原子所形成 的共价键的数目，受未成对电子数目的限制，这就是共价键的 饱和性。 (3) 成键的原子轨道重叠越多，两核间电子出现的概率密度 就越大，形成的共价键就越牢固。在可能的情况下，共价键总 是沿着原子轨道最大重叠的方向形成，这就是共价键的方向性。
图 10-3 H 原子的1s 轨道与 Cl 原子的 3px 轨道重叠示意图
三、共价键的类型
(一) σ键
重点
原子轨道沿键轴(两原子核间联线)方向以 “头碰头” 方式重叠所形成的共价键称为σ键。形成σ键时，原子轨 道的重叠部分对于键轴呈圆柱形对称，沿键轴方向旋转 任意角度，轨道的形状和符号均不改变。
(7) 下列对应关系正确的是：( A )
选项
A
B
C
D
中心原子所在族 14
15
14
16
分子简式 立体结构
AB4
AB3
AB2
AB2
正四面体 平面三角形 直线形 直线形
表 10-3 中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型
价层电子 价层电子对 对数 排布
成键电子对数
孤对电子 数
分子类型 电子对的排布方式
五、共价键参数
(二) 键长 分子中两个成键原子核间的平衡距离称为键长。
表 10-1 一些共价键的键能和键长
五、共价键参数
(三) 键角 在多原子分子中，键与键之间的夹角称为键角。
五、共价键参数
(四) 共价键的极性
按共用电子对是否发生偏移，共价键可分为非极性共价键 和极性共价键。
当两个相同原子以共价键结合时，两个原子对共用电子对 的吸引能力相同，共用电子对不偏向于任何一个原子。这种共 价键称为非极性共价键。
分子空间构 型
实
例
2 直线形
2
0 AB2
直线形 HgCl2
3
3
平面正 三角形
2
0 AB3 1 AB2
平面 正三角形 BF3
V 形 PbCl2
价层电子 价层电子对 对数 排布
成键电子对 数
孤对电子数 分子类型 电子对的排布方式 分子空间构型
实例
4 4 四面体
3
0 AB4 1 AB3
正四面体 CH4 三角锥形 NH3
两个原子形成共价单键时，原子轨道总是沿键轴方向 达到最大程度的重叠，所以单键都是σ键；形成共价双键 时，有一个σ键和一个π键；形成共价三键时，有一个σ键 和两个π键。
图 10-5 N2 中的共价三键示意图
四、配位共价键
按共用电子对提供的方式不同，共价键又可分为正常共 价键和配位共价键。
由一个原子单独提供共用电子对而形成的共价键称为配 位共价键。配位键用箭号“→” 表示，箭头方向由提供电 子对的原子指向接受电子对的原子。
三键＞双键＞单键
(5) 与中心原子结合的配位原子的电负性越大，成键电子对 离中心原子越远，减少了成键电子对的斥力，键角相应减小。
一、价层电子对互斥理论基本要点
利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的空间构型的步骤 如下：
(1) 确定中心原子的价层电子对数。 (2) 根据中心原子的价层电子对数，找出相应的电子对排布。
2
2 AB2
V 形 H2O
价层电子 对数
价层电子对排 布
成键电子对数孤对电子数分子类型 电子对的排布方式 分子空间构型
实例
三角 5 双锥
50
AB5
41
AB4
32
AB3
23
AB2
三角双锥 PCl5 变形四面体 SF4
T 形 ClF3
直线形
I
3
价层电子 对数
价层电子对排布
成键电子 对数
孤对电子数 分子类型
一、价层电子对互斥理论基本要点
(3) 根据中心原子的价层电子对的排布方式，把配位原子排 布在中心原子周围，每一对电子连接一个配位原子，未结合配 位原子的电子对是孤对电子。若中心原子的价层电子对全部是 成键电子对，则分子或离子的空间构型与中心原子的价层电子 对的分布方式相同；若价层电子对中有孤对电子，应选择静电 斥力最小的结构，即为分子或离子的空间构型。
一、价层电子对互斥理论的基本要点 二、价层电子对互斥理论的应用实例