第二章 分子结构
(现代基础化学课件)第二章分子结构和分子间力、氢键
1）苯分子 (C6H6) 的结构：
2p
激发
2s
2s
C原子
杂化
sp2杂化轨道 2pz
2p 大π键
在苯分子中和每个C原子相 邻的有另2个C原子和1个H 原子。
2.3.5 有机化合物分子的结构
2）乙烷分子(C2H6)的结构：
H
H
sp3-s 键
H Csp3-sp3 键C H
H
H
3）乙烯分子(C2H4)的结构：
2.3.4 CO2分子的结构
经实验测得CO2分子为直线形，试用杂化轨道理 论解释之。
根据直线形结构，C 原子杂化方式为 sp 杂化：
2p 2s
2p 激发 2s
杂化sp杂化轨道 2p
C 原子轨道
所以CO2分子的 结构为：
O
C
O
2s2
2p4
8O: 1s2 2s2 2p4
2s2
2p4
8O: 1s2 2s2 2p4
杂化过程：a)激发 b)杂化 c)成键
ns np 杂化
激发 ns np
成键
sp3
sp3-x
杂化轨道特征：
1. 经杂化后轨道能量和成分均发生了变化。
2. 轨道形状改变。
3. 杂化后轨道与其它原子的成键能力增强。
2.3.1 sp 杂化
1个s 轨道和1个p 轨道的杂化。如BeCl2 的形成：
2p
2p
2p
价层电子对互斥理论VESPR
n=(中心原子价电子数+成键原子数-电 子数)/2-双键（1）三键（2）
例： CH4 n=(4+4)/2=4 H2O n=(6+2)/2=4 H3O+ n=(6+3-1)/2=4 SO42- n=（6+2）/2=4 NO2- n=(5+1)/2=3 C2H4 n=(4+2+2)/2-1=3 CH3CHO n=(4+1+1)/2=3
第二章核酸的分子结构
核酸的研究历史和重要性（续） 历史
70年代 建立DNA重组技术，改变了分子生物学的面貌，并导 致生物技术的兴起。 80年代 RNA研究出现第二次高潮：ribozyme、反义RNA、 “RNA世界”假说等等。 90年代以后 实施人类基因组计划（HGP）, 开辟了生命科学 新纪元。
人类基因组测序完成后，生命科学进入后基因组时代： 功能基因组学（functional genomics） Hapmap(单体型图 ) (基于SNP) 蛋白质组学（proteomics）
RNA分子中各核苷之间 的连接方式（3´-5´磷酸二 酯键）和排列顺序叫做 RNA的一级结构
RNA与DNA的差异
DNA
RNA
糖 脱氧核糖 核糖
碱基 AGCT
AGCU
不含稀有碱基 含稀有碱基
OH
5´
3´ OH
OH
4.1.2 RNA的类别
信使RNA（messenger RNA，mRNA）：在蛋白 质合成中起模板作用；
反转重复（inverted repeated)：由反方向互补的 两个DNA片段组成，两个反转重复序列又叫回 文序列(palindrome sequence)。(第47页)
镜像重复(mirror repeat)：由反方向完全相同的 两个序列组成。
直接重复(direct repeat)：由同一方向完全相同 的两个序列组成。正向重复序列、顺向重复序 列。
2 核酸的基本结构单位—核苷酸
2.1 核苷酸的化学组成与命名 2.1.1 碱基、核苷、核苷酸的概念和关系 2.1.2 常见碱基的结构与命名法 2.1.3 常见（脱氧）核苷酸的基本结构与命名 2.1.4 稀有核苷酸 2.1.5 细胞内游离核苷酸及其衍生物
无机化学 分子结构
实例
s,p
sp
2
HgCl2
s,p,p
sp2
3
BF3
重要的杂化轨道及其形状(2)
中心原子 中心原子 中心原子的 的轨道数 的杂化轨道 杂化轨道数 杂化轨道 形状 实例
s,p,p,p
sp3
4
CCl4 NH4+
s,p,p,p,d
sp3d
5
PCl5
Hale Waihona Puke （4）sp3 不等性杂化 (sp3 Uneven Hybridization)
共价键的形成条件为
◆ 键合双方各提供自旋方向相反的未成对电子（想一想自
旋方向 相同呢？） ◆ 键合双方原子轨道应尽可能最大程度地重叠
◆ 能量最低原理
价键理论基本要点
1. 电子配对原理
具有自旋相反的单电子的两个原子相互接 近时，单电子可以配对构成共价键。 如 H2： H 1s1 + H 1s1 →H-H HCl： H 1s1 + Cl 3s23p5 → H-Cl N2： N 2s22p3 + N 2s22p3 → N N
Question
写出氯酸根离子 ClO3- 的路易斯结构式.
Cl 原子的电负性小于 O 原子，意味着不存在 O－O 之间的键合. 合理的排布应该如下所示：
O Cl O O O Cl O O
ClO3-离子中价电子总数等于26(四个原子的价电子数相 加再加1), 扣除3个单键的6个电子，余下的20个电子以孤 对方式分配给四个原子, 使它们均满足八隅律的要求.
第二章 分子结构
(Structure of Molecule) 价键理论
价层电子对互斥理论
分子轨道理论
键参数
第二章分子结构和分子间力、氢键
键能：< 40 kJ· mol-1
2019年4月8日3 时28分
二、氢键的特点 1、有方向性 2、有饱和性 3、氢键的强弱与电负性有关 氢键不仅存在于同种分子间，还可存在于不同分子间
2019年4月8日3 时28分
三、 氢键对化合物性质的影响
小结
sp杂化: 2个 sp杂化轨道
2杂化： 3个sp2杂化轨道 sp sp等性杂化
空间构型 直线形
实例 BeCl2
平面三角形 BF3
sp3杂化： 4个sp3杂化轨道 正四面体
s-p型
CH4
空间构型 含一孤电子对 三角锥 sp3不等性杂化 4个sp3杂化轨道
含二孤电子对 V字型
2019年4月8日3 时28分
结论：具有自旋相反的单电子的原子轨道相互靠拢能 2019年4月8日3 重叠形成稳定的共价键
时28分
2-1-2 价键理论的基本要点
①当自旋方向相反的未成对电子相互靠近时，两核间的 电子云密度增大，可以配对形成稳定的共价键。 例：A原子与B原子各有1个电子，且自旋相反，则可配 对形成稳定的共价单键 。A︰B 实例：HCl 若两个原子各有两个或三个单电子，则自旋相反的单电 子可以配对，形成共价双键和叁键。 A ∷B 和 A≡B 实例：O2 和 N2
2019年4月8日3 时28分
小 结
分子间力的本质是静电引力，包括取向力、诱导力、色散力。 极性分子和极性分子之间：取向力、诱导力、色散力。 极性分子和非极性分子之间： 诱导力、色散力。 非极性分子和非极性分子之间： 色散力。
2019年4月8日3 时28分
2019年4月8日3 时28分
第二章 分子结构
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：
这种差别？
解：当配位原子相同而中心原子不同时，中心原子
的电负性越小，键角越小。
例5：SF4属AX4E1=AY5，其VSEPR理想模型为三角双锥体， 排除孤对电子的分子立体结构由于孤对电子的位置不同有两 种可能的模型：哪一种结构更合理呢？
90o和120o
SF4的结构
90o l－l数 90o l－b数 90o b－b数
⑤处于中心原子的全充满价层里的键合电子之间的斥力大于 处在中心原子的未充满价层里键合电子之间的斥力。 (当配位原子相同而中心原子不同时，中心原子的电负性越 小，键角越小。)
(5) 中心原子周围最小角度的位置上斥力大的电子对数目 越少，其结构越稳定。
例1：用VSEPR模型预测H2O分子的立体构型 解： (1)H2O分子属AX2E2=AY4 (2)VSEPR理想模型为正四面体，价层电子对夹角均为 109o28′。
在分子中，因此，z的数目决定了一个分子或离子中的价层电子 对在空间的分布 ( 与分子立体构型不同 ) ，由此可以画出 VSEPR
2分子结构
规定：
(1) 作为配体，卤素原子和H 原子提供1个电子， 氧族元素的原子不提供电子； (2) 作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计 算，氧族元素的原子按提供6个电子计算； (3) 对于复杂离子，计算价层电子对数时，加 上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数；
(4) 计算电子对数时，若剩余1个电子，亦当作 1对电子处理。
1、根据已有结构信息，原子间先单键相连；
2、计算所有原子单独满足稳定结构所需的电 子数； 3、计算总价电子数（考虑离子电荷） 4、根据2、3计算差值，算出所需成键数目 5、排列组合 6、判断稳定结构
例1. OCNO——C——N
1、价电子总数：6+4+5+1=16
2、所需电子总数：3x8=24
3、所需共价键数：（24-16)/2=4
O3、NO2 、SO2
(4)SO42-、PO43• 具有相同的重原子数； • 价电子总数32； • 具有相同的结构——正四 面体
(5)PO33-、SO32- 、ClO3• 具有相同的重原子数； • 价电子总数26； • 具有相同的结构——三角 锥型分子
四、价键理论2——杂化轨道理论
杂化轨道的理论提出是为了解决分子或者离
• PCl5 是一种白色固体，加热到 160℃ 不经过液态阶段就变成蒸气，测得 180℃下的蒸气密度（折合成标准状 况）为9.3 g/L，极性为零，P-Cl键 长为 204 pm 和 211 pm 两种。继续加 热到250℃时测得压力为计算值的两 倍。 PCl5 在加压下于 148℃液化，形 成一种能导电的熔体，测得 P-Cl 的 键长为198 pm和206 pm两种。（P、 Cl相对原子质量为31.0、35.5）
⑵选出电子对之间的最小夹角，分析对比图中 的各种排斥作用的种类和数目；
第二章分子结构与性质
第二章分子结构与性质一、引言分子是物质的基本单位之一，由两个或者更多的原子通过共享电子而结合形成。
分子的结构与性质密切相关，通过研究分子结构可以了解其性质和功能。
本章将主要介绍分子结构的相关概念、分子的构象、分子的极性、分子之间的相互作用和分子的性质等内容。
二、分子结构的相关概念1.原子半径：原子半径是指原子中心到外层电子的平均距离，原子半径的大小与元素周期表上的位置有关，一般来说，周期表上原子半径随着周期数的增加而减小，随着主族号的增大而增大。
2.共价半径：共价半径是指两个原子之间共用电子对的核间距离。
共价半径随原子键数量的增加而减小，原子之间的共价半径差异越小，化学键越强。
3.共面性：共面性是指分子中原子或者键的排列方式是否在同一个平面上。
分子中的键角、键的扭曲程度等都与分子的共面性有关。
三、分子的构象1.构象的定义：构象是指分子在空间中的不同排列方式。
构象的不同通常是由于分子的键的旋转、转动和振动等造成的。
2.键角：键角是指构成分子化学键的原子之间的角度。
分子的键角直接影响分子的形状和性质。
3.立体异构体：立体异构体是指分子的空间构型不同，但是其分子式相同的化合物。
立体异构体常见的有顺式异构体和反式异构体。
四、分子的极性1.极性分子：极性分子是指分子中原子之间存在电荷分布不均匀的状况。
极性分子通常由极性键组成，极性键通常由一对电负性不同的原子组成。
2.极性键：极性键是指两个原子之间存在电子富集和电子贫集的情况。
在一个极性键中，电子富集的原子被称为δ-极性原子，而电子贫集的原子被称为δ+极性原子。
3.极性分子的特点：极性分子通常具有分子中心的电荷偏离、分子中心带电性和极性键的方向性等特点。
五、分子之间的相互作用1.范德华作用力：范德华作用力是分子之间由于电子的运动而产生的瞬时极化现象。
范德华作用力是分子之间最为普遍和重要的相互作用力。
2.氢键：氢键是指分子中氢原子与较电负的原子（如氧、氮、氟等）形成的相互作用力。
第二章分子结构
第⼆章分⼦结构第⼆章分⼦结构教学要求1、认识化学键的本质；2、掌握价键理论的内容；会⽤价键理论解释共价键的特征，会⽤价电⼦对互斥理论和杂化轨道理论解释简单的分⼦结构；3、初步认识分⼦轨道理论；4、认识分⼦间作⽤⼒和氢键的本质，会⽤其解释对物质性质的影响。
教学重点共价键的形成和本质；现代价键理论，价层电⼦对互斥模型和杂化轨道理论，同核双原⼦分⼦的分⼦轨道构成与意义；分⼦间的作⽤⼒和氢键。
教学难点价层电⼦对互斥理论，分⼦轨道理论。
教学时数9学时教学内容2.1 经典的Lewis学说2.2 价键理论2.3杂化轨道理论2.4分⼦轨道理论2.5价层电⼦对互斥理论2.6共价分⼦的性质2.7分⼦间⼒和氢键教学⽅法与媒体讲解，ppt展⽰。
引⾔通过上⼀章的学习，我们知道只有研究物质的微观结构，才能从本质上更深⼊的理解物质的性质及其变化规律。
本章内容是在原⼦结构的基础上，围绕以共价键结合的分⼦讨论有关共价键的各种理论模型以及分⼦的各种性质。
化学键：通常把分⼦或晶体中相邻原⼦之间（或离⼦）强烈的相互作⽤。
化学键有共价键、离⼦键、⾦属键。
分⼦结构通常包括：分⼦中原⼦的化学键，分⼦的空间构型，分⼦的结构与物质的物理性质、化学性质。
2.1 Lewis理论（路易斯1916年）1、电⼦配对理论---共⽤电⼦对成键。
1916年，美国的Lewis提出共价键理论，认为分⼦中的原⼦都有形成稀有⽓体电⼦结构的趋势，求得本⾝的稳定。
⽽达到这种结构，并⾮通过电⼦转移形成离⼦键来完成，分⼦中原⼦之间通过共享电⼦对⽽使每⼀个原⼦都具有稀有⽓体的稳定的电⼦结构，也称为⼋隅律规则。
路易斯结构式：把⽤短棍表⽰共价键，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。
2、Lewis学说成绩：⑴解释了⼀些简单的⾮⾦属单质和化合物分⼦的形成过程；⑵指出了共价键与离⼦键的差异。
3、Lewis学说的局限性：⑴未能阐明共价键的本质及特征，为什么都带负电荷的2个电⼦不是互相排斥，⽽配对成键？为什么共价键有⽅向性？⑵⼋偶体规则，例外很多。
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1. S F4分子具有( )[ID: 881]
A
B
C
D
2. 下列哪种分子的偶极矩不等于零？( )[ID: 909]
A
B
C
D
3. 下列化合物中哪种分子偶极矩为零？( )[ID: 910]
A
B
C
D
4. 下列哪一种分子或原子在固态时是范德华力所维持的？( )[ID: 911]
A
B
C
D
5. 下列化合物中哪个不具有孤对电子？( )[ID: 912]
A
B
C
D
6. O F2分子的电子结构是哪种杂化？( )[ID: 913]
A
B
C
D
7. 下列化合物中哪一个氢键表现最强？( )[ID: 914]
A
B
C
D
8. 用价电子对互斥理论推测下列分子构型：PCl5、HOCl 、XeF2、ICl4－、IF5分别属于( )[ID: 915]
A
B
C
D
9. 指出下列化合物中，哪一个化合物的化学键极性最小？( )[ID: 916]
A
B
C
D
10. 要组成有效分子轨道需满足成键哪三原则？( )[ID: 917]
A
B
C
D
11. 由分子轨道理论可知( )[ID: 918]
A
B
C
D
12. 指出下列化合物中，哪个化合物的化学键极性最大？( )[ID: 919]
A
B
C
D
13. 下列分子中，两个相邻共价键间夹角最小的是( )[ID: 920]
A
B
C
D
14. 下列说法中正确的是( )[ID: 921]
A
B
C
D
15. 下列化学键中，极性最弱的是( )[ID: 922]
A
B
C
D 16.
下列说法中不正确的是 ( )[ID: 923]
A B C D 17.
下列原子轨道中各有一个自旋方向相反的不成对电子，则沿x 轴方向可形成
σ键的是 ( )[ID: 924]
A B C D 18.
下列分子或离子中，键角最大的是 ( )[ID: 925]
A B C D 19. 下列说法中，正确的是 ( )[ID: 926]
A
B
C
而成
D
20. 下列分子中，离域π键类型为∏33的是( )[ID: 927]
A
B
C
D
21. 下列化合物中不存在的是( )[ID: 928]
A
B
C
D
22. 下列分子中的电子为奇数的分子是( )[ID: 929]
A
B
C
D
23. 下列关于O22－和O2－的性质的说法中，不正确的是( )[ID: 930]
A B C D 24.
下列各分子或离子中，最稳定的是 ( )[ID: 931]
A B C D 25.
下列分子和离子中，中心原子杂化轨道类型为sp 3d ，且分子(离子)构型为
直线型的是 ( )[ID: 932]
A B C D。