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。
人教版化学选3 第二章 分子结构与性质
键特点:两个原子轨道以平行或“肩并肩”
小
项 目 键
结
型
σ键
π键
成键方向
沿轴方向“头碰头” 平行方向“肩并肩” 轴对称 镜像对称
电子云形状
牢固程度
强度大，不易断裂
强度较小，易断裂
成键判断规律
共价单键是σ键，共价双键中一个是 σ键，另一个是π键，共价三键中一 个是σ键，另两个为π键。
1、已知氮分子的共价键是三键，你能模仿图2-1、 图2-2、图2-3，通过画图来描述吗？（提示：氮原 子各自 用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个 σ键和两个π键。
５、配位键、配位化合物的概念；配位键、配位化合物的表 示方法；采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行 教学；培养学生分析、归纳、综合的能力。 ６、了解极性共价键和非极性共价键；结合常见物质分子立 体结构，判断极性分子和非极性分子；培养学生分析问题、 解决问题的能力和严谨认真的科学态度。 ７、范德华力、氢键及其对物质性质的影响；能举例说明化 学键和分子间作用力的区别；例举含有氢键的物质，采用 图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学；培养学 生分析、归纳、综合的能力 ８、从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律。了解“手 性分子”在生命科学等方面的应用。能用分子结构的知识 解释无机含氧酸分子的酸性。培养学生分析、归纳、综合 的能力。采用比较、讨论、归纳、总结的方法进行教学
H－H N三 N H－Cl H－O－H H－ F
你能用电子式表示H2、HCl、Cl2 分子的形成过程吗？
为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3 分子的形成？
一、共价键
1、共价键具有饱和性
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未 成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键， 这就共价键的“饱和性”。H 原子、Cl原子都只有一 个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子， 不能形成H3、H2Cl、Cl3分子
分子结构与性质全解
2)把分子中中心原子的价电子层视为一个球面。 因而价电子层中的电子对按能量最低原理排布 在球面，从而决定分子的空间构型。
两种排布方式。
F
F FS
F
F
S F
F
F
a
b
三．杂化轨道理论
1931年鲍林提出杂化轨道理论，满意地解 释了许多多原子分子的空间构型。
杂化轨道理论认为：
①形成分子时，由于原子间的相互作用，使 同一原子中能量相近的不同类型原子轨道， 例如ns轨道与np轨道，发生混合，重新组合 为一组新轨道．称为杂化轨道。如一个2s轨 道与三个2p轨道混合，可组合成四个sp3杂 化轨道；一个2s轨道与二个2p轨道混合，可 得三个sp2杂化轨道；一个2s轨道与一个2p 轨道混合，可得二个sp杂化轨道。
H
H
H
H
成原 够共
稳子 电 定子
通过价 键 的 现 代 物为什
的云 共形 质么
分的 用成 结原
σ键的特征：以形成化学键的两原子 子重 电是 构子
核两的个连线H原做为子轴共旋用转一操对作共，用共的价键电电子 ？叠 子由 理之
对子是云的不图是形只不存变在,称与为两轴核对间称? 。
对于 论间
形成 键 认 为能
成键判断 规律
σ键
π键
沿轴方向“头碰头” 平行或“肩并肩”
轴对称
σ键强度大, 不容易断裂
镜像对称
π键强度较小, 容易断裂
共价单键是σ键,共价双键中一个是σ 键,另一个是π键,共价三键中一个是σ 键,另两个为π键
2分子结构
·
·
现代价键理论是建立在量子力学基础上, 具体讨论如后:
1. 量子力学处理H2分子的结果
当两个氢原子从远处彼此接近时，将出现两种情 况：如果两个氢原子的两个1s电子,自旋方向相反,在 达到平衡距离R0以前，随着R的减小,电子运动的空间 轨道发生重叠,电子在两核 间出现的机会较多,即两核
间的电子云密度较大，削
路易斯结构式的局限性：
1. 对作为中心原子的第3周期及其以下周期的元素而言, 价 层电子数可以大于 8。例如，PCl5 和 SF6 中的中心原 子价层电子数分别为 10 和 12 。 2. 对于氧分子的结构，第一种表示虽然符合路易斯结构式， 但它不能表达氧分子显示的磁性，后两种表示方法对.
O O
正
z=成键电子对数(n) + 孤对电子对数(m)
例： z( SO 2) = 4+(6-2³4+2)/2=4 4
确定电子对的空间构型—VSEPR理想模型： z=2 直线形
z=3
z=4
平面三角形
正四面体
z=5
z=6
三角双锥
正八面体
根据中心原子的孤对电子对数m ，推断分子的 空间构型。
① m=0: 分子的空间构型即电子对的空间构型
o
o
Cl
H
H
②中心原子和配位原子的电负性大小也影响键角。
:
:
:
N H
107 o18'
N H F
102 o
P F HH H
93o18'
H
F
中心原子电负性大者，键角较大；配位原子 电负性大者，键角较小。
※ w w＞ w s ＞ s- s（配位原子电负性） ※ 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。
第二章分子结构(精)
第二章分子结构2-3 σ键可由s-s、s-p和p-p原子轨道“头碰头”重叠构建而成，试讨论LiH(气态分子)、HCl、Cl2分子里的σ键分别属于哪一种？答：对LiH分子：Li的电子排布1s22s1；H的电子排布1s1∴形成LiH分子时，Li的2s1电子与H的1s1电子配对成键；或Li的2s轨道电子云与H的1s轨道电子云“头碰头”地重叠形成σ键，所以该σ键称为s-s型σ键。
2s1sLi HLi-Hs-s型σ键表示由两个s轨道电子云重叠形成的σ键。
类似分析，HCl分子中，H 1s1；Cl 1s22s22p63s23p5形成共价键时，H的1s电子云与Cl的3p轨道电子云“头碰头”重叠，即s-p型σ键。
1sH3pCl H-Cl而Cl2分子中，Cl 1s22s22p63s23p5Cl 与Cl形成共价键时，2个3p轨道“头碰头”地重叠，即p-p型σ键。
3pCl3pClCl-Cl2-5 用VSEPR模型讨论CO2、H2O、NH3、CO32-、PO33-、PO3-、PO43-的分子模型，画出它们的立体结构，用短横代表分子的σ键骨架，标明分子构型的几何图形名称。
答：①CO2分子：为AX2E m型m=（C的族价-O的化合价·O的个数）·1/2=（4-2×2）=0∴应为AX2型（∵m=0,∴无E m项），即AY2型根据VSEPR理论：AY2型应为直线分子∴CO2分子为直线型，O=C=O②H 2O 分子：为AX 2E m 型，其m 为m=（O 的族价-H 的化合价·H 的个数）·1/2=（6-1×2）=2 （即二个孤对） ∴ 应为AX 2E 2型，即AY 4型根据VSEPR 理论：AY 4型应为正四面体不考虑孤对，实际的分子应为弯型（角型）③NH 3分子：为AX 3E m 型m=（N 的族价-H 的化合价·H 的个数）·1/2=（5-1×3）=1（即一个孤对） ∴ 应为AX 3E 1型，即AY 4型根据VSEPR 理论：AY 4型应为正四面体H H不考虑孤对，实际分子的几何图形应为三角锥型④CO 32-分子：为AX 3E m 型，m=（C 的族价-O 的化合价·O 的个数+离子的电荷）·1/2=（4-2×3+2）=0 （即没有孤对） ∴ 应为AX 3E 0型，即AY 3型根据VSEPR 理论：AY 3型应为平面三角形分子 ∴CO 32-分子的几何图形为平面三角形COOO120°120°2-⑤PO 33-：AX 3E mm=（P 的族价-O 的化合价·O 的个数+离子的电荷）·1/2=（5-2×3+3）=1 （即一对孤对） ∴ 应为AX 3E 1型，即AY 4型根据VSEPR 理论：AY 3型应为四面体OO 3-若不考虑孤对，PO 33-分子的实际几何图形为三角锥形⑥PO 3- ：AX 3E mm=（P 的族价-O 的化合价·O 的个数+离子的电荷）·1/2=（5-2×3+1）=0 （即没有孤对） ∴ 应为AX 3E 0型，即AY 3型根据VSEPR 理论：AY 3型应为平面三角形分子 ∴PO 3-分子的几何图形为平面三角形POOO120°120°-⑦PO 43- ：AX 3E mm=（P 的族价-O 的化合价·O 的个数+离子的电荷）·1/2=（5-2×4+3）=0 （即没有孤对）∴ 应为AX 3E 0型，即AY 4型根据VSEPR 理论：AY 3型应为四面体型离子OO3-2-9 借助VSEPR 模型、杂化轨道模型、π键与σ键、大π键以及等电子体等概念，讨论OF 2、ClF 3、SOCl 2、XeF 2、SF 6、PCl 5的分子结构。
第二章 分子结构
共享电子对
·● ·
●
非金属元素通过和其它元素共用一对电 子形成共价键结合在一起。
H ＋ Cl
H Cl 路易斯结构式
Lewis学说的局限性: 1. 无法解释两个带负电荷的电子为什么不互相排斥，
反而相互配对趋于稳定；
2. 无法解释许多共价化合物分子中原子的外层电子数 虽少于8，或多于8仍能稳定存在。
F
B
F
F
平面三角形结构的BF3分子
3.sp3杂化
CH4的空间构 型为正四面体。
C：2s22p2
2p
2s
键角为：109.5°
45
2s
2p 激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
CH4形成 时的sp3杂化。
46
四个sp3杂化轨道
47
二、杂化轨道理论
（三）等性与不等性杂化 （1）等性杂化：所有的杂化轨道都是等同的。 （2）不等性杂化：
原子相互接近时，由于原子轨道的重叠，原子 间通过共用自旋方向相反的电子对使体系能量降低， 由此形成共价键。
重叠部分越大，键越牢固，分子越稳定。
成键原理:
① 电子配对原理 ② 原子轨道最大重叠原理
一、价键理论(Valence Bond Theory, VB)
① 电子配对原理：原子上如果有自旋相反的成单
经典的共价键理论（G.N. Lewis, 1916, 美国）
1. 要点:
共价分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的 趋势，求得自身的稳定。
原子通过共用电子对形成化学键。——共价键
“－”单键 “=”双键“ ”三键，价键结构式如：NN
Lewis 的贡献，在于提出了一种不同于离子键的 新的键型，解释了电负性比较小的元素之间原子的成键 事实。
第二章 分子结构.ppt
2.1 杂化轨道理论--价键理论(二) --泡林以量子力学为基础提出 中心原子能量相近的不同轨道在外界的影响下会发生 杂化，形成新的轨道，称杂化原子轨道，简称杂化轨道。这 种原子轨道重新组合行为称为杂化 原子在形成分子时，为了增强成键能力和分子的稳定性， 趋向于将不同类型的原子轨道重新组合成能量、形状和方向 与原轨道不同的新原子轨道。这是原子形成共价分子时的普
CO的分子轨道能级图
CO的总电子数为10，N2分子的价电子总数也为10，CO与 N2 为等电子体，其结构应该相似。但是，C原子和O原子的电 负性差较大(△＝3.5－2.5＝1)。能量上，O的2s 轨道的能量低 于C 的2s 轨道的能量12.92 eV，而C 原子的2s 轨道比O原子的2p 轨道能量仅差3.54 eV，前者低仅3.54 eV。
四. 含氧酸、含氧酸根 二周期(sp2)： H3BO3 (s)(无π) H2CO3
HNO3 HNO2
三周期及以下(sp3)： Al(OH) 3 H4SiO4
4
H3PO4 H2SO4 HClO1-
H5IO6 H3BO3 (l)
配 位 数 2 3 4 4 5 5 6
6
空间构型
杂化轨 道类型 sp sp2 sp3 dsp2 dsp3 d 4s Sp3d2
三 多原子分子的分子轨道
多原子分子的分子轨道也可用原子轨道线性组合而形成。 但是
在组合成分子轨道时，必须先将配位体原 子 轨 道 进 行 组 合 得 到 配 体 群 轨 道 “ group orbits”，然后将这种群轨道当作单个原子的原
子轨道，使之与中心原子相同对称性的原子轨道
组合得到成键和反键的分子轨道，其余对称性不 匹配的轨道则成为非键轨道。
分子中又有了π键的结构)
大学无机化学第2章分子结构
sp 2个sp杂化轨道
sp杂化
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BeCl2
Be:1s22s2
Cl:1s22s22p63s23p5
BeCl2 键角 θ=180° 直线型分子
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hyzh@
（2）sp2杂化轨道：由1个s轨道和2个p轨道杂化得到 3个等同的sp2杂化轨道。每个轨道含有1/3 s和2/3 p的 成分，3个轨道处于同一平面，每个轨道间的夹角为 120º 。例如： BF3的形成 2p 2s 2 1 基态B价层电子排布： 2s 2p
1. s-p等性杂化 （1）sp杂化：1个s轨道和1个p轨道杂化得到两个等 同的sp杂化轨道。每个轨道含有0.5s和0.5p的成分，
两个轨道间的夹角为180º 。例如：BeCl2的形成
基态Be价层电子排布：2s2
2s
2p
在BeCl2分子形成中，Be原子轨道的杂化过程如下：
2s
2p
激发
2s
2p
激发态
第二章 分子结构 Molecular structure
新乡医学院化学教研室 范 秉 琳
E-mail: yaoxuejianyan@
Password: yaojian2015
物质的性质
分子的性质
分子的结构
化学键(chemical
bond)
分子中直接相邻的原子间强的相互作用 称为化学键。
2. 共价键的方向性：因为各原子轨道在空间分布方
向是固定的，为了满足轨道的最大程度重叠，原子 间形成的共价键，当然要具有方向性。
（三）共价键的类型
1.键: •成键轨道沿键轴方向头碰头重叠 •轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称 •是最大重叠，可旋转，稳定性高
第二章 分子结构与性质
第二章 分子结构与性质 第二节 分子的立体结构（第一课时）课前预习：写出甲醛的1、化学式：2、结构式：3、结构简式：4、电子式：5、C 、H 、O 的价电子排布式： 学习过程----创设问题情境：1、阅读课本P 35-38内容；展示CO2、H 2O 、NH3、CH 2O 、CH 4分子的球辊模型（或比例模型）； 3、提出问题：⑴什么是分子的空间结构？分子的结构式能反映出分子的空间构造吗？⑵同样三原子分子CO 2和H 2O ，四原子分子NH 3和CH 2O ，为什么它们的空间结构不同？ [讨论交流]1、写出C 、H 、N 、O 的电子式，根据共价键的饱和性和方向性来讨论C 、H 、N 、O 的成2、根据上述结论写出CO 2、H 2O 、NH3、CH 2O 、CH 4的电子式和结构式；3、[模型探究]根据电子式、结构式与CO 2、H 2O 、NH 3、CH 2O 、CH 4的立体结构模型的对比,从空间结构的类型与(ABn,其中A 为该分子中的中心原子)中心原子中的共用电子对．．．．．和未成键的孤对电．．．．．．．一. 形形色色的分子-----分子的多样性 带领学生认识分子构型见P 35-36【问题提出】 分析上表：CO 2 和H 2O 、NH 3 和CH 2O 分子内的原子数相同，为什么具有不同的空间结构呢？[引导交流] ——引出价层电子对互斥模型（VSEPR models ） 二. 价层电子对互斥模型1.原理:分子中的价电子对----成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离，排斥力最小,分子最稳定2.分类: 把分子分成两大类一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。
可用中心原子周围原子数直接来预测，另一类是中心原子上有孤对电子．．．．（未用于形成共价键的电子对．．．．．．．．．．．．）的分子。
中心原子上的【分析归纳】1.确定AB m中心原子（A）的价层电子对数n2m ⨯=电子数每个配位原子提供的价中心原子的价电子数＋n其中，中心原子的价电子数为中心原子的最外层电子数，配位原子提供电子数的计算方法：(1) H、卤素只提供1个共用电子；(2) 在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提供共用电子；(3)当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供6电子(4)在AB m分子中A与B之间存在共价双键和共价三键当作一对共用电子对来分析。
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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]
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A B C D 19. 下列说法中，正确的是 ( )[ID: 926]
A
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而成
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下列各分子或离子中，最稳定的是 ( )[ID: 931]
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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。