第九章分子结构
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第九章分子结构
V形
sp 3
V形
sp 2
3. 写出 O2+，O2，O2，O22分子轨道电子排布式，计算其键级，比较其稳定性强弱，并说明其
磁性。
解：O2+，O2，O2，O22的分子轨道电子排布式如下：
O2 +
[（σ1s）2（σ
* 1S
）2（σ2s）2（σ
* 2S
）2（σ2p）2（π2p）4（π
* 2P
）1]
O2
180° 109°28¹
5 对价电子），因为 HgCl2 中 Hg 只有两对价电子，所以 Hg 以 sp 杂化轨道与配位原子 Cl 成键。 （2）正四面体构型的分子或离子，其中心原子只可能为 sp3 杂化，SiF4 中 Si 以 sp3 杂化轨道成键。 （3）平面三角形构型的分子或离子，其中心原子为 sp2 杂化。BCl3 中 B 以 sp2 杂化轨道成键。 （4）三角锥形的分子或离子，其中心原子以 sp3 不等性杂化轨道成键，并具有一对孤对电子，NF3
●键级与键长、稳定性的关系：对同种元素双原子分子来说，键级大，键长短，该物种稳定性
强；否则，次之。
4. 利用分子轨道理论写出下列双原子分子或离子的电子构型，计算其键能，并
推测它们的稳定性。
（１） H2+（２）C2（３）B2（４）Li2（５）He2（６）He2+（７）Be2 解：本题所涉及到的双原子分子和离子的分子轨道能级顺序如教材中图 9—15（a）所示。据此，
结合（9—8）题中有关 O 2，O2+的分子轨道电子排布式、键级、键长和磁性，可以完成（9—10）
题的回答。
5. 写出下列分子或离子的几何构型、键角、中心原子的杂化轨道，并估计分子中键的极性。
第9章高分子的聚集态结构
极之间的相互作用力。
3. 色散力是分子瞬时偶极之间的相互作用力。
非极性高聚物中的分子间作用力主要是色散力。 上面三种力统称范德华力，是永久存在于一切分子之间的
一种吸引力，没有方向性和饱和性。
第一节 高聚物分子间的作用力
范德华力： 静电力：极性分子之间的引力，
13-21KJ/mol 诱导力：极性分子的永久偶极，
第一节 高聚物分子间的作用力
聚合物
聚乙烯 聚异丁烯 天然橡胶 聚丁二烯 丁苯橡胶
聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯
聚醋酸乙烯酯 聚氯乙烯
聚对苯ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ甲酸乙二醇酯 尼龙66 聚丙烯腈
内聚能密度 （J/cm3）
259 272 280 276 276
305 347 368 381
477 774 992
性状
橡胶状 物质
两束光发生干涉现象，结果使通过球晶的一部分区域的光可以通过与起偏器 处于正交位置的检偏器，而另一部分区域不能，最后分别形成球晶照片(如图)上 的亮暗区域。——黑十字形成原理！
高聚物结晶的形态学
球晶黑十字消光原理图
E
T
R
N ΦQ
M
E—通过起偏器进入球晶的电矢量，可以表
示为E0sinωt ，双折射后分解成两束相互垂 直的偏振光电矢量分别为R和T。能通过检 偏器的光矢量合成波强度表示为：
高聚物结晶的形态学
(三)树枝晶 • 形成条件：溶液浓度较大(一般为0.01～0.1%)，温度较
低的条件下结晶时，高分子的扩散成为结晶生长的控制 因素，此时在突出的棱角上要比其它邻近处的生长速度 更快，从而倾向于树枝状地生长，最后形成树枝状晶体。
例如：PE在0.1％二甲苯溶液组成树枝晶的基本结构单元 也是折叠链片晶，它是在特定方向上择优生长的结果。
3. 色散力是分子瞬时偶极之间的相互作用力。
非极性高聚物中的分子间作用力主要是色散力。 上面三种力统称范德华力，是永久存在于一切分子之间的
一种吸引力，没有方向性和饱和性。
第一节 高聚物分子间的作用力
范德华力： 静电力：极性分子之间的引力，
13-21KJ/mol 诱导力：极性分子的永久偶极，
第一节 高聚物分子间的作用力
聚合物
聚乙烯 聚异丁烯 天然橡胶 聚丁二烯 丁苯橡胶
聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯
聚醋酸乙烯酯 聚氯乙烯
聚对苯ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ甲酸乙二醇酯 尼龙66 聚丙烯腈
内聚能密度 （J/cm3）
259 272 280 276 276
305 347 368 381
477 774 992
性状
橡胶状 物质
两束光发生干涉现象，结果使通过球晶的一部分区域的光可以通过与起偏器 处于正交位置的检偏器，而另一部分区域不能，最后分别形成球晶照片(如图)上 的亮暗区域。——黑十字形成原理！
高聚物结晶的形态学
球晶黑十字消光原理图
E
T
R
N ΦQ
M
E—通过起偏器进入球晶的电矢量，可以表
示为E0sinωt ，双折射后分解成两束相互垂 直的偏振光电矢量分别为R和T。能通过检 偏器的光矢量合成波强度表示为：
高聚物结晶的形态学
(三)树枝晶 • 形成条件：溶液浓度较大(一般为0.01～0.1%)，温度较
低的条件下结晶时，高分子的扩散成为结晶生长的控制 因素，此时在突出的棱角上要比其它邻近处的生长速度 更快，从而倾向于树枝状地生长，最后形成树枝状晶体。
例如：PE在0.1％二甲苯溶液组成树枝晶的基本结构单元 也是折叠链片晶，它是在特定方向上择优生长的结果。
兰叶青 无机化学专业课考研复习第9章 分子结构
第二节
第九章
一、现代价键理论（也称电子配对法）
1、共价键的形成和本质 海特勒和伦敦在用量子力学处理H2分子形成的过 程中，得到H2分子的能量E和核间距R之间的关系曲线， 如图。
H2分子的能量随核间距的变化
NaBr、NaCl中， I 、Br、Cl 的还原性依次降低，而
AgI、AgBr、AgCl的溶解度依次增大，颜色依次变浅， 这都与离子半径的大小有着密切联系。
第一节
第九章
2、离子的电荷 离子电荷高，与相反电荷的吸引力大，熔点、沸
点就高。例如：CaO的熔点（2614℃）比NaCl（801℃） 高。
3、离子的电子构型
相反电荷Z+和Z-的离子间的吸引势能V吸引为：
V吸引
z z e2
4 0 r
第一节
第九章
式中ε0为介电常数，e为1个电子所带电量。相反电荷的 离子之间，除静电引力外，还存在外层电子之间以及
原子核之间的相互排斥作用。排斥势能V排斥与r的关系
为：
V排斥
B rn
式中：B和n为常数。因此，正负离子间的总势能为：
rNa 230 133 97pm
rCl 278 97 181pm
目前最常用的离子半径是1927年由鲍林（Pauling） 从核电荷数和屏蔽常数出发推算出的一套数据，半径 计算公式为：
第一节
第九章
r cn
Z 式中Z为核电荷数，σ为屏蔽常数，Z-σ为有效核电数，cn为取决 于最外电子层的主量子数n的一个常数。
F 、Cl 、O2 等简单的负离子，其最外层都为稳定
的稀有气体结构，即8电子构型。对于正离子来说，情 况相对复杂，除了8电子结构外，还有其它多种构型。 正离子的电子层构型大致有以下几种：
I3-离子的空间构型
第九章 分子结构∙教学基本要求∙⑴熟悉化学键的分类，熟悉共价键的价键理论的基本要点、共价键的特征和类型。
⑵熟悉杂化轨道的概念和类型，能用杂化轨道理论解释简单分子或原子离子的几何构型。
⑶了解价层电子对互斥理论的要点以及用该理论推测简单分子或多原子离子的几何构型的方 法。
⑷了解分子轨道的概念以及第二周期同核双原子分子的能级图和电子在分子轨道中的分布，推 测其磁性和稳定性。
⑸了解键能、键长、键角、键级等键参数的概念，熟悉键的极性和分子的极性。
∙重点内容概要∙在通常条件下，各种物质都以分子或晶体的形式存在。
分子或晶体中相邻原子间的强烈吸引作用叫做化学键。
化学键的类型有共价键、离子键和金属键。
本章主要讨论共价键、分子的空间构型。
1.价键理论价键理论的基本要点是：①在成键原子间要有旋转方式相反的未成对价电子进行配对成键；②形成共价键的原子轨道要进行最大重叠，成键原子间电子出现的概率密度愈大，形成的共价 键愈牢固。
根据上述基本要点可以知道共价键具有饱和性和方向性。
可以从不同的角度考虑将共价键进行分类。
根据原子轨道重叠方式的不同， 可以把共价键分为s 键和p 键。
两个原子轨道沿核间连线方向以“头碰头”的方式进行同号重叠所形成的共价键为s 键。
两个原子轨道垂直于核间连线相互平行以 “肩并肩” 的形式进行同号重叠所形成的共价键称为p 键。
根据共用电子对来源的不同，可将由一个原子提供电子对所形成的共价键归类为配位键。
根据共价键有无极性可将其分为极性键和非极性键。
例如，在 CO 分子中形成三个共价键，C 和 O 的电负性不同形成的共价键为极性键；C 有一个 空轨道，O 有一孤对电子，可形成一个配位键；如果 C 与 O 沿x 轴成键， x p 轨道具有s 对称性， 故 x x p p - 键为s 键，而 y p 与 y p ， z p 与 z p 所形成的键则为p 键。
2.杂化轨道理论分子的空间构型是讨论分子结构理论的重要内容之一。
第九章 双原子分子结构与化学键理论(中)
σ
AO以“头顶头”方式形成成键轨道 σg 和反键轨道 σu ， 它们都绕键轴呈圆柱形对称，区分在于有无垂直于键轴 的节面：
20
14
/7
/2
3
南
京
大
学
化 学 原 理 课 件
πu 和反键轨道 πg ，它们都有一个包含 键轴的节面，区分在于有无垂直于键 轴的节面：
大
学 南 京
乙烯的LUMO: πg
_
20
dxz , s
dxz-px 异号重叠 对称匹配 组成反键轨道
dxz , pz 同、异号重叠完全抵消 对称不匹配 不能组成任何分子轨道
组成成键轨道
20
对称匹配
14
分子轨道的类型
σ
AO以“头顶头”方式形成成键轨道 σg 和反键轨道 σu ， 它们都绕键轴呈圆柱形对称，区分在于有无垂直于键轴 的节面：
京
学
2
20
p NO 等含奇数电子的分子结构 p 预言“He2”、“Be2”、“Ne2”等的不存在
14
/7
/2
物种 H2+ He2+
键长/pm 106 108
3
南
化 学 原 理 课 件
3、分子轨道理论
键能/kJ·mol−1 268 299
p 描述分子中电子运动的波函数，指具有特定能量的某
电子在相互键合的两个或多个原子核附近空间出现概 率最大的区域；
ü 能级相近，能级差通常小于15 eV； ü 轨道最大重叠。
对称性匹配是形成分子轨道的前提，其余两条
13
20
14
/7
/2
则是组合效率的问题。
3
南
京
大
第九章双原子分子结构与化学键理论
第九章双原子分子结构与化学键理论第九章双原子分子结构与化学键理论(下)主要讲述了双原子分子的能量和电子结构，包括分子轨道理论和离化能。
在双原子分子中，原子间的相互作用将导致分子的结合和分裂，这种作用被称为化学键。
分子轨道理论被用来描述能量和电子结构，而离化能则是用来度量化学键的强度。
分子轨道理论是基于量子力学的。
在这个理论中，分子中的原子轨道将组合成分子轨道，这些分子轨道可以是成键轨道或反键轨道。
成键轨道具有较低的能量，而反键轨道具有较高的能量。
当原子轨道重叠时，将形成成键电子密度，从而使分子稳定。
分子轨道的数量与原子轨道的数量相等，分子轨道可以用波函数来描述，这些波函数可以用来计算分子的性质。
离化能是指将一个电子从一个原子中移动到另一个原子中所需的能量。
离化能越大，说明化学键越强。
离化能的大小取决于分子的电子结构和分子大小。
较小的分子通常具有较大的离化能，因为它们的电子云更接近核心，更难离开。
在分子轨道理论中，键的强度可以通过排斥能来衡量。
排斥能是指电子间的相互斥力，它越大，表示键越强。
排斥能的大小取决于成键和反键电子的数量和能量。
本章还介绍了氢分子离子（H2+）和氢分子（H2）的结构和能量。
在氢分子离子中，一个原子损失了一个电子，形成一个正离子和一个负离子。
在氢分子中，两个氢原子共用一个电子，形成化学键。
此外，本章还包括分子的振动和旋转以及分子光谱学。
分子的振动是指分子中原子之间相对于它们的平衡位置的周期性运动。
分子的旋转是指分子以其轴心为中心的旋转运动。
分子光谱学是研究分子吸收和发射光的过程。
总的来说，本章通过双原子分子的能量和电子结构、分子轨道理论和离化能的介绍，深入讲述了双原子分子的结构和化学键的理论基础。
并且讨论了分子的振动、旋转和分子光谱学，为后续的分子结构和化学键理论的学习打下了基础。
高等教育有机化学 第九章
RCOOH
2CH3CH2OH + Cr2O7
橙红
+ Cr3+ 绿色 K2Cr2O7 CH3COOH
仲醇氧化生成酮
RCH 2OH OH
[O]
RCHO K2 Cr2 O7 - 稀H2 SO4
[O]
ROOH =O （85%）
——叔醇无α﹣氢原子，在碱性条件下不易被 氧化，在酸性（例：硝酸）条件下脱水生成烯 烃，然后氧化断链生成小分子化合物（无实用 价值）
CH3OH＞RCH2OH＞R2CHOH＞R3COH
RCH2O-溶剂化作用大、稳定，因此RCH2OH中的
质子易于离解，酸性大；R3CO-溶剂化作用小， 不如RCH2O-稳定，因此R3COH中质子不易离解
醇金属
醇与金属钠反应发生氢氧键的断裂，放出氢
气，生成醇钠
ROH + M → ROM + H2↑ M = K、Na、Mg、Al
命名
酚的物理性质
纯净的苯酚是没有颜色的晶体，具有特殊气
味，熔点是 43℃。常温时，苯酚在水里溶解 度不大，当温度高于70℃时，能跟水以任意 比互溶。 苯酚易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。苯酚有 毒，它的浓溶液对皮肤有强烈的腐蚀性
一元酚的反应
1.弱酸性:
苯酚羟基上氢原子可有少量电离 而呈现弱酸性，其pKa=9.98。 a. 若苯环邻、对位有强吸电子基降低氧原 子电子云密度，酸性增强。 如:邻硝基酚pKa=7.23；2，4—二硝基苯的 pKa为4.0；2，4，6—三硝基苯酚pKa为 0.71，已属于有机强酸了。
CH3CH2OH + Na → CH3CH2ONa + H2↑ (CH3)3COH + K → (CH3)3COK + H2↑ CH3CH(OH)CH3 + Al → ((CH3)2CHO)3Al + H2↑
第九章 分子结构—Lewis理论
cos 1
式中：θ为杂化轨道之间的夹角， α为杂化轨道中含s轨道的成分。
例如：BeCl2分子
cos 1/ 2 1
11/ 2
180ο
2. spd型杂化
• sp3d杂化 Cl PCl5(g)的几何构
型为ห้องสมุดไป่ตู้角双锥。
P： 3s23p3
3p
3s
3d
激发 3s
Cl
P
Cl
p轨道—p轨道 +
键轴方向
HF的生成
σ键特点： ＊σ键的轨道重叠程度比π键的轨道重叠程度大， 因而σ键比π键牢固。 ＊σ键可单独存在于两原子间，是构成分子的骨架， 两原子间只可能有1个σ键。 ＊一般地说，p-p重叠形成的σ键（可记为σp-p） 比s-s重叠形成的σ键（可记为σs-s）牢固。 ＊σ键可绕键轴自由旋转，而不被破坏
价电子与Lewis结构
原子中参与化学键的外层电子称为价电子。一般用小 黑点代表价电子，用短线代表原子之间的共享电子对， 如此表达的电子结构称为Lewis结构
H + H H H H－H
He的结构1s2。
F+F
F F F－F
Ne的结构1s22s22p6。
路易斯理论的局限性
它不能解释有些分子的中心原子最外层电子数虽然少 于8个（如BF3）或多于8个（如PCl5、SF6），但仍能 稳定存在。也不能解释共价键的方向性、饱和性。
与共价键的特点 9.2.3 共价键的键型
9.2.1 共价键的形成和本质
Heitler和London用量子力学处理H2分子 的形成过程，得到 E—R关系曲线。
E
0
－D
ro
R
• 价键理论继承了Lewis共用电子对的概念。 • 以量子力学为基础。 • 揭示了共价键的本质——原子轨道重叠， 原子核间电子概率密度大吸引原子核而成键。
式中：θ为杂化轨道之间的夹角， α为杂化轨道中含s轨道的成分。
例如：BeCl2分子
cos 1/ 2 1
11/ 2
180ο
2. spd型杂化
• sp3d杂化 Cl PCl5(g)的几何构
型为ห้องสมุดไป่ตู้角双锥。
P： 3s23p3
3p
3s
3d
激发 3s
Cl
P
Cl
p轨道—p轨道 +
键轴方向
HF的生成
σ键特点： ＊σ键的轨道重叠程度比π键的轨道重叠程度大， 因而σ键比π键牢固。 ＊σ键可单独存在于两原子间，是构成分子的骨架， 两原子间只可能有1个σ键。 ＊一般地说，p-p重叠形成的σ键（可记为σp-p） 比s-s重叠形成的σ键（可记为σs-s）牢固。 ＊σ键可绕键轴自由旋转，而不被破坏
价电子与Lewis结构
原子中参与化学键的外层电子称为价电子。一般用小 黑点代表价电子，用短线代表原子之间的共享电子对， 如此表达的电子结构称为Lewis结构
H + H H H H－H
He的结构1s2。
F+F
F F F－F
Ne的结构1s22s22p6。
路易斯理论的局限性
它不能解释有些分子的中心原子最外层电子数虽然少 于8个（如BF3）或多于8个（如PCl5、SF6），但仍能 稳定存在。也不能解释共价键的方向性、饱和性。
与共价键的特点 9.2.3 共价键的键型
9.2.1 共价键的形成和本质
Heitler和London用量子力学处理H2分子 的形成过程，得到 E—R关系曲线。
E
0
－D
ro
R
• 价键理论继承了Lewis共用电子对的概念。 • 以量子力学为基础。 • 揭示了共价键的本质——原子轨道重叠， 原子核间电子概率密度大吸引原子核而成键。
基础化学第九章分子结构
H
109.5
C H
H H H
N H H NH3 H H H2O O
CH4
孤电子对数： 0 键 角：109.5º
1 107.3º 三角锥
2 104.5º V形
空间结构： 正四面体
结论：在CH4、NH3和H2O分子中，中心原子都采 用sp3杂化，其键角随孤电子对数的增加而减小。 27
空间构型
sp sp2 sp3
如：CO分子：
2s C O 2p
价键结构式：
C O
C
O
14
一个 键，一个 键 ,一个配位 键
4、价键理论的局限性
2s C
2p
• 价键理论可以较好地解释许多分子价键的形成， 但也存在局限。 根据VB 法，C：1s22s22p2,有两个未成对电子，如 与H 成键，只可能生成CH2——与事实不符：CH2 不稳定，而CH4却十分稳定。 解释：c 的2s、2p 轨道能量相近，成键前，2s电 子发生激发： 这样，有四个未成对电子，可以形成四个共价键。 但这四个共价键应该不同， 事实：四个键无差别(正 四面体）为了解释上述事实，鲍林提出了“杂化轨道 15 理论”
第九章 分子的结构与性质
分子的空间构型 分子结构 离子键
化学键
共价键
金属键
1
§9.1 化学键参数和分子性质
一、键参数：用来表征化学键性质的物理量 1、键能：
（1）定义：通常指在标准状态下，将1mol理想气体 分子AB解离为理想气态下A、B原子时的焓变，称为 AB的键能。用EA-B表示。 AB(g) A(g) +B(g) E (A-B)
q d
q
极性分子的偶极矩称为永久偶极
7
2、分子的磁性： （1）顺磁性物质：分子中有未成对电子，在 磁场中能顺磁场方向产生磁矩。 （2）抗（反）磁性物质：分子中所有电子均 成对，无未成对电子。
基础化学第九章分子结构
键分为σ 键和π 键两种类型。
(一) σ 键
四、共价键的类型
四、共价键的类型
(一) σ 键
以“头碰头”方式沿键轴（两原子核间联线） 方向重叠，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。
σ 键沿键轴方向形成，重叠程度大，所以其
键能大、稳定性高。
σ 键是化学结构的保持者。
第九章 分子结构
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
离子键 共价键的价键理论 价层电子对互斥理论 轨道杂化理论 分子轨道理论简介 离域π键 分子作用力和氢键
第九章 分子结构
第二节 第四节 第七节
共价键的价键理论 轨道杂化理论 分子作用力和氢键
于是， CO 可表示成
CO
六、共价键参数
共价键参数是表征共价键性质的物理量， 常见的参数有：键能、键长、键角和键的极性。
键能Ed：使气态 A—B分子解离成气态原子 A 和
原子 B 所需要的能量。一般在102 kJ·mol-1数 量级。
键长l：分子中两个成键原子核间的平衡距离。
一般在102 pm 数量级。
一、共价键的本质
而电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时，两 核间电子出现的概率密度降低，从而增大了两个原 子核的排斥力，使系统能量升高，所以无法形成化 学键。
由此可见，电子自旋相反的两个氢原子以核间距R0
相结合，比两个远离的氢原子能量低，可以形成稳 定的分子。而电子自旋相同的两个氢原子接近时， 系统能量比两个远离的氢原子能量还高，不能形成 稳定的分子。
成的化学键的键能大； (4) 杂化轨道不能以空轨道形式存在； (5) 杂化轨道的构型决定了分子的空间构型。
(一) σ 键
四、共价键的类型
四、共价键的类型
(一) σ 键
以“头碰头”方式沿键轴（两原子核间联线） 方向重叠，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。
σ 键沿键轴方向形成，重叠程度大，所以其
键能大、稳定性高。
σ 键是化学结构的保持者。
第九章 分子结构
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
离子键 共价键的价键理论 价层电子对互斥理论 轨道杂化理论 分子轨道理论简介 离域π键 分子作用力和氢键
第九章 分子结构
第二节 第四节 第七节
共价键的价键理论 轨道杂化理论 分子作用力和氢键
于是， CO 可表示成
CO
六、共价键参数
共价键参数是表征共价键性质的物理量， 常见的参数有：键能、键长、键角和键的极性。
键能Ed：使气态 A—B分子解离成气态原子 A 和
原子 B 所需要的能量。一般在102 kJ·mol-1数 量级。
键长l：分子中两个成键原子核间的平衡距离。
一般在102 pm 数量级。
一、共价键的本质
而电子自旋方式相同的两个氢原子相互接近时，两 核间电子出现的概率密度降低，从而增大了两个原 子核的排斥力，使系统能量升高，所以无法形成化 学键。
由此可见，电子自旋相反的两个氢原子以核间距R0
相结合，比两个远离的氢原子能量低，可以形成稳 定的分子。而电子自旋相同的两个氢原子接近时， 系统能量比两个远离的氢原子能量还高，不能形成 稳定的分子。
成的化学键的键能大； (4) 杂化轨道不能以空轨道形式存在； (5) 杂化轨道的构型决定了分子的空间构型。
第九章 1节离子键理论
ø
2.晶格能的获得
• （1）玻恩 －哈伯循环，以NaCl为例：
NaCl (s) U Na+ (g）+ Cl- (g) E Na+ (g) + Cl (g) + eI
fH0
Na (s) + 1/2 Cl2 (g)
S
Na (g) +1/2 Cl2 (g)
1/2D
Na (g) + Cl (g)
U = -fH0 + S +1/2 D + I - E = [-(-411)+109+121+496-349] = 788 kJ·mol-1
形成条件一 具有足够大的 电负性差。
形成条件二 能形成稳定 离子。
形成条件二 反应放出能 量。
二.离子键的性质
• 1.离子键的本质是静电引力。
F q q _ r2
2.离子键无方向性。 3.离子键无饱和性。
4.离子键的离子性与成键元素的电负性 相关。对于AB型单键，有：
键的离子百分数 E%
第一节 离子键理论
• 1913年由德国科学家科塞尔（Kessal）提出。
• 离子键：通过正、负离子之间的静电作用 形成的化学键。 实验事实：具有“8e”电子结构的稀有元 素原子很稳定
一.离子键（ionic bond） 的形成
• 电负性相差大的金属和非金属原子相遇时，容 易发生电子的转移，产生正、负离子。 • 当正、负离子的吸引和排斥力达到平现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑并不能对任何下载内容负责
第九章 分子结构与化学键理论
化学键（chemical bond）：分子中原子 （或离子）之间的强作用力。 本章重点讨论分子形成过程及相关化 学键理论。初步讨论包括分子间作Biblioteka 力在 内的结构因素对物质性质的影响。
2.晶格能的获得
• （1）玻恩 －哈伯循环，以NaCl为例：
NaCl (s) U Na+ (g）+ Cl- (g) E Na+ (g) + Cl (g) + eI
fH0
Na (s) + 1/2 Cl2 (g)
S
Na (g) +1/2 Cl2 (g)
1/2D
Na (g) + Cl (g)
U = -fH0 + S +1/2 D + I - E = [-(-411)+109+121+496-349] = 788 kJ·mol-1
形成条件一 具有足够大的 电负性差。
形成条件二 能形成稳定 离子。
形成条件二 反应放出能 量。
二.离子键的性质
• 1.离子键的本质是静电引力。
F q q _ r2
2.离子键无方向性。 3.离子键无饱和性。
4.离子键的离子性与成键元素的电负性 相关。对于AB型单键，有：
键的离子百分数 E%
第一节 离子键理论
• 1913年由德国科学家科塞尔（Kessal）提出。
• 离子键：通过正、负离子之间的静电作用 形成的化学键。 实验事实：具有“8e”电子结构的稀有元 素原子很稳定
一.离子键（ionic bond） 的形成
• 电负性相差大的金属和非金属原子相遇时，容 易发生电子的转移，产生正、负离子。 • 当正、负离子的吸引和排斥力达到平现方式做保护处理对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑并不能对任何下载内容负责
第九章 分子结构与化学键理论
化学键（chemical bond）：分子中原子 （或离子）之间的强作用力。 本章重点讨论分子形成过程及相关化 学键理论。初步讨论包括分子间作Biblioteka 力在 内的结构因素对物质性质的影响。
第九章 双原子分子结构与化学键理论(下)
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/7
/2
3
南
京
大
学
化 学 原 理 课 件
离子极化 (ionic polarization)
p 通常正离子带有多余的正电荷（外壳上缺少电子） ，
一 般 半径 较 小 ，它 对相 邻 的 负离 子 会 发生 诱 导作用， 而使之极化。
20
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/7
化作用和负离子的变形性。
/2
3
p 通常考虑离子间的相互作用时，一般考虑正离子的极
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南
京
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学
离子极化 (ionic polarization)
离子化合 物的性质 离子键 的强度
取决于
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（2）离子半径 (radius)
3
南
（1）离子电荷 (charge)
京
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化 学 原 理 课 件
取决于
正、负离 子的性质
1. 对同一主族具有相同电荷的离子，半径自上而下增大。
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南
京
大
极强 Conductivity
学
极弱 熔融导电
sodium chloride
不同的外在性质反应了不同的内部结构
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/2
化学键发生了改变
3
南
京
大
各自内部的结合力不同
学
化 学 原 理 课 件
p Pauling 化学键定义：如果原子之间的作用力强 得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立 物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单 地说，化学键是 指分子内部原子之间的强相互 作用力。
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化 学 原 理 课 件
离子极化 (ionic polarization)
p 通常正离子带有多余的正电荷（外壳上缺少电子） ，
一 般 半径 较 小 ，它 对相 邻 的 负离 子 会 发生 诱 导作用， 而使之极化。
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化作用和负离子的变形性。
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p 通常考虑离子间的相互作用时，一般考虑正离子的极
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离子极化 (ionic polarization)
离子化合 物的性质 离子键 的强度
取决于
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（2）离子半径 (radius)
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（1）离子电荷 (charge)
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化 学 原 理 课 件
取决于
正、负离 子的性质
1. 对同一主族具有相同电荷的离子，半径自上而下增大。
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极强 Conductivity
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极弱 熔融导电
sodium chloride
不同的外在性质反应了不同的内部结构
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化学键发生了改变
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各自内部的结合力不同
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化 学 原 理 课 件
p Pauling 化学键定义：如果原子之间的作用力强 得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立 物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单 地说，化学键是 指分子内部原子之间的强相互 作用力。
大连理工大学无机化学课件第09章
2p 激发 2s 2p
sp2 sp2杂化
BF3形成
时的sp2杂化。
3. sp杂化
BeCl2分子：直线形。
键角为：180°
无 机
化 2s
2p 激发 2s 2p
学
基
sp
础
sp杂化
教
程
BeCl2形成时的
sp杂化。
无
s轨道
p轨道
机
化
学
基
础
sp杂化轨道 sp杂化轨道在空间取向
教
程
BeCl2分子
用杂化轨道
成键。
八面体
②VPN-m≠0 ：分子的空间构型不同于电子 对的空间构型。
电子对的
分子的
无 VP LP 空间构型
空间构型
机 化
3
1 平面三角形 V形
学 基
4
1 四面体
三角锥
础 教
2 四面体
V形
程 6 1 八面体
四方锥
例
SnCl2 NH3 H2O IF5
2 八面体
平面正方形 XeF4
VPN = 5，电子对空间构型为三角双锥， 孤对电子占据轴向还是水平方向三角形
标准状态下气体分子拆开成气态原子时，
每种键所需能量的平均值——键能 。
无
机 化
E(H – H)=436kJ·mol-1
学
E(H – Cl)=432kJ·mol-1
基
础
教
程
键能与标准摩尔反应焓变
2H2 (g) + O2(g) r H m 2H2O(g)
无 机
2E(H H)
E(O ...... O)
sp型杂化轨道的夹角公式：
基础化学第九章分子结构
杂化轨道理论的计算方法
杂化轨道理论通过计算分子中的成键电子数和反键电子数，来确定分子中的成键情况， 从而确定分子的几何构型。
杂化轨道理论的应用
杂化轨道理论在化学、生物学和材料科学等领域有着广泛的应用，可以帮助我们理解分 子的性质和行为，预测分子的反应活性和选择性。
分子的极性
分子的极性的定义
分子的极性是指分子中正负电荷分布是否对称。如果分子中正负电荷分布对称，则分子没有极性；如果分子中正负电荷分布 不对称，则分子有极性。
详细描述
分子在溶剂中的溶解度取决于分子与溶剂分子间的相互作用，如范德华力、氢键等。 有些分子能很好地与溶剂分子结合，因此具有较高的溶解度。了解分子的溶解性对 于化学实验和工业生产中分离、纯化物质非常重要。
分子的反应性
分子的反应性与其 电子排布密切相关。 在化学反应中，分 子中的电子会重新 排布以形成更稳定 的结构。了解分子 的反应性有助于预 测其在化学反应中 的行为，从而指导 化学合成和反应机 理的研究。
THANKS
感谢观看
分
子第 的四 性章
质
分子的颜色
总结词
分子的颜色是由其内部电子的排布和能量状态决定的。
详细描述
分子吸收光后，电子从基态跃迁至激发态，能量以光子的形式释放出来，其颜色取 决于光子的能量和波长。不同的分子结构会导致电子能级的不同，从而呈现出不同 的颜色。
分子的溶解性
总结词
分子的溶解性取决于分子间的相互作用和溶剂的性质。
分
子 的 几
第 三
何章
构
型
价层电子对互斥理论
01
价层电子对互斥理论的基本概念
价层电子对互斥理论是一种用来预测分子几何构型的理论。该理 论认为，分子中的价电子会在尽可能少的相互排斥力下，尽可能 均匀地分布。
杂化轨道理论通过计算分子中的成键电子数和反键电子数，来确定分子中的成键情况， 从而确定分子的几何构型。
杂化轨道理论的应用
杂化轨道理论在化学、生物学和材料科学等领域有着广泛的应用，可以帮助我们理解分 子的性质和行为，预测分子的反应活性和选择性。
分子的极性
分子的极性的定义
分子的极性是指分子中正负电荷分布是否对称。如果分子中正负电荷分布对称，则分子没有极性；如果分子中正负电荷分布 不对称，则分子有极性。
详细描述
分子在溶剂中的溶解度取决于分子与溶剂分子间的相互作用，如范德华力、氢键等。 有些分子能很好地与溶剂分子结合，因此具有较高的溶解度。了解分子的溶解性对 于化学实验和工业生产中分离、纯化物质非常重要。
分子的反应性
分子的反应性与其 电子排布密切相关。 在化学反应中，分 子中的电子会重新 排布以形成更稳定 的结构。了解分子 的反应性有助于预 测其在化学反应中 的行为，从而指导 化学合成和反应机 理的研究。
THANKS
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分
子第 的四 性章
质
分子的颜色
总结词
分子的颜色是由其内部电子的排布和能量状态决定的。
详细描述
分子吸收光后，电子从基态跃迁至激发态，能量以光子的形式释放出来，其颜色取 决于光子的能量和波长。不同的分子结构会导致电子能级的不同，从而呈现出不同 的颜色。
分子的溶解性
总结词
分子的溶解性取决于分子间的相互作用和溶剂的性质。
分
子 的 几
第 三
何章
构
型
价层电子对互斥理论
01
价层电子对互斥理论的基本概念
价层电子对互斥理论是一种用来预测分子几何构型的理论。该理 论认为，分子中的价电子会在尽可能少的相互排斥力下，尽可能 均匀地分布。
初中九年级(初三)化学课件 化学分子
VP=1/2[A的价电子数+X提供的价电子数
原则：
±离子电荷数(
负 正
)]
①A的价电子数=主族序数；
②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价
电子, 氧与硫不提供价电子；
③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
例：VP( SO
2 4
)
=
1 (6+4×0+2)=4 2
•确定电子对的空间构型： VP=2 直线形 VP=3 平面三角形 VP=4 正四面体 VP=5 三角双锥 VP=6 正八面体
HF分子的 电子构型：
1 2 2 2 3 21π 4
*9.3.4 关于原子轨道和 分子轨道的对称性
对称：若以x 为旋转轴，每旋转180o，
Ψ的数值恢复，且符号不变。
例如，
p
轨道为
x
对称。
x (c2 ) 旋转 180 x
c2轴，
对称
s
c2轴， p对称
c2轴，p x轨道的 对称
π对称：绕 x 轴旋转180°，形状不变，
原子化能 Eatm：气态的多原子分子的 键全部断裂形成各组成元素的气态原子时所 需要的能量。例如：
H2O(g) = 2H(g) + O(g)
Eatm(H2O) D(H OH ) D(O H) 928 kJ mol -1
键能、键解离能与原子化能的关系： 双原子分子：键能 = 键解离能
E(H－Ｈ) =D(H－Ｈ) 多原子分子：原子化能 = 全部键能之和
μ= q ·l
式中 q 为电量，l 为核间距。μ为矢量，例如，
实验测得H－Cl
3.57 1030 C m
H Cl
键参数小结： 键的强度 键级(B·O) 键能(E)
化学键和分子结构
例如：BF3 中心原子B外层电子数为6 ； PCl5 中心原子P外层电子数为10 ； SF6 中心原子S外层电子数为12
6
一、氢分子的形成
1927年德国化学家海特勒(Heitler) 和伦敦 (London) 用量子力学研究氢分子的形成，解释了 共价键的本质。
海特勒 1904 ~ 1981
7
两个氢原子接近时的能量变化曲线
18
三、共价键的类型
小结： 单键都是σ键； 双键中，有一个σ键和一个π键； 三键中，有一个σ键和两个π键 。
19
三、共价键的类型
例如：N2分子结构式可用N≡N表示。
N: 1s22s22px12py12pz1 N: 1s22s22px12py12pz1
N2 分子中有1个σ键和2个π键
20
三、共价键的类型
13
二、现代价键理论的要点
HCl分子形成时，图(a) 为最大重叠
14
三、共价键的类型
(一) σ键和π键 由于成键原子轨道的重叠方式不同，形成 了两种不同形式的共价键。 1. σ键
原子轨道沿键轴(成键核间连线)方向以“头碰头” 方式进行重叠，重叠部分沿键轴呈圆柱形对称分 布，形成σ键。 如s-s、s-px 和px-px 轨道重叠。
28
四、键 参 数
2. 对于多原子分子，键能和解离能不同。 例如，H2O分子中有两个等价的O-H键， H2O(g) →OH(g) +H(g) DH-OH =502kJ· mol-1 OH (g) →O(g)+H(g) DH-O =423.7kJ· mol-1 EH-O = 463kJ· mol-1
一、氢分子的形成
两个氢原子的电子自旋相反，轨道才能重叠 成键，称为氢分子的基态。 电子自旋方向相同时，轨道重叠部分的波函数 ψ相减，互相抵消，核间电子概率密度几乎为零， 增大了两核间的斥力，系统能量升高，处于不稳 态，称为氢分子的排斥态。
无机化学(第六版)电子教案——大连理工大学 (9)
• 价键理论继承了Lewis共用电子对的概念。 • 以量子力学为基础。 • 揭示了共价键的本质——原子轨道重叠， 原子核间电子概率密度大吸引原子核而成键。
9.1.3 价键理论的基本要点 1. 基本要点： 与共价键的特点
• 未成对价电子自旋方式相反； • 对称性一致，原子轨道最大程度重叠。
2. 特点：
Dr Hm = 12×389kJ·mol−1+3×498kJ·mol−1 −2×946 kJ·mol−1 −12×464kJ·mol−1
= −1298 kJ·mol−1
键能与标准摩尔反应焓变
2H2 (g) + 2E(H H)
O2(g) Dr H m
E(O ...... O)
2H2O(g) 4E(O—H)
• 饱和性 • 方向性
9.1.4 共价键的键型
1. σ 键和 π 键 σ 键：原子轨道
沿核间联线方向进行 同号重叠(头碰头)。
π 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)。
2. 配位键 形成条件：成键原子一方有孤对电子，
另一方有空轨道。
例： CO
CO
HBF4 HF BF3
2s22p2 2s22p4
H2O(g) = 2H(g) + O(g) Eatm(H2O)=D(HOH)+D(OH)=928kJ·mol-1
3. 键能 E：标准状态下气体分子拆开成 气态原子时，每种键所需能量的平均值。例 如：
E(H – H)=436kJ·mol-1
E(H – Cl)=432kJ·mol-1
4. 键能、键解离能与原子化能的关系： 双原子分子：键能 = 键解离能
电子配对理论——共用电子对成键。
第九章化学键与分子结构
〔3〕原子轨道最大重叠原理
成键电子的原子轨道一定要发生重叠，从而 使键合原子中间形成电子云较密集的区域，原 子轨道重叠越大，两核间的电子几率密度越大， 形成的共价键就越结实，分子也越稳定。
所以成键时成键电子的原子轨道要尽可能按 照最大重叠方式来进展，这就是最大重叠原理。
共价键形成的条件： 〔1〕两原子中必须有成单电子且自旋方向相 反〔形成共价键的两个原子轨道的对称性必 须匹配〕；
f
=
q+ R
q-
2
离子型化合物的性质决定于： 组成化合物的离子的电荷 离子的半径
离子的电子构型
离子所带的电荷越高、离子核间的距离越小，那么正
负离子之间的吸引力越强，离子键强度越大，形成的化 合物越稳定。
离子键没有方向性和饱和性 离子是带电球体，其电荷分布是球形对称 的，它可以在空间任何方向上吸引带有相反 电荷的离子。
2.sp2杂化 BF3的空间构型 为平面三角形
B： 2s22p1
F
B
FБайду номын сангаас
F
2p
2s
2s
2 p 激发 2s 2 p
sp2 sp2杂化
BF3的形成
三个sp2杂化轨道
sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道组 合而成的，每个sp3杂化轨道都含有1/3s和 2/3p的成分，sp2杂化轨道间夹角是120，空 间构型为平面三角形。
C H C l3 H 2S
偶极矩 0 0 0 0 0
BeCl2分子的构造
轨道重叠
4.不等性sp3杂化
NH 3
HN1H0ο17'8
2p
2s
s p3杂化
H2O
2p
2s
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一
1、自学第一节：Lewis理论。
完成习题1.
2、价键理论的基本要点是什么？（共价键的形成条件和共价键的特点）
3、σ健和π键有何区别？
4、杂化轨道理论的要点是什么？熟悉杂化轨道的类型。
5试用杂化轨道理论解释下列分子的成键情况。
BeCl2、BF3、SiCl4、PCl5、SF6
6、在BCl3和NCl3分子中，中心原子的氧化数和配体数都相同，为什
么二者的中心原子采取的杂化类型、分子构型却不同？
7、用不等性杂化轨道理论解释下列分子的成键情况和空间构型。
PCl3、H2O、NH3、OF2
二
8、简述价层电子对互斥理论的基本要点。
9、简述分子或离子几何构型的推断步骤。
10、简述分子轨道理论的基本要点。
11、记忆同核双原子分子的分子轨道能级图（A图、B图）。
三
12、写出O2、O2－、O22－、O2＋、O22＋的分子轨道表示式，比较它们的稳定性和磁性高低。
13、区别对称
和π对称。
14、何为u对称、何为g对称？
15、自学§9.6 键参数。