第九章化学键与分子结构
化学键与分子结构
化学键与分子结构化学键是原子间的一种相互作用力，它使原子形成化学结合并形成分子。
分子结构是描述分子中原子之间连接关系的方式。
化学键和分子结构是化学研究中非常重要的概念，对于理解物质的性质和化学反应具有重要意义。
本文将介绍不同类型的化学键和分子结构的基本原理。
一、共价键共价键是最常见的化学键类型之一。
在共价键中，原子通过共享电子来实现化学结合。
共价键的形成源于原子的电子云之间的相互作用。
1. 单共价键单共价键是最简单的共价键形式。
它是一个电子对在两个原子之间的共享。
例如，氢气（H2）中的两个氢原子通过共享一个电子对形成单共价键。
在化学方程式中，这种键可以用一个连线“-”来表示。
2. 双共价键和三共价键双共价键和三共价键是由于电子双共享和三共享而形成的。
以氧气（O2）为例，两个氧原子彼此共享两对电子形成双共价键。
类似地，氮气（N2）中两个氮原子通过共享三对电子形成三共价键。
二、离子键离子键是由正负电荷之间的相互吸引力形成的化学键。
在离子键中，电子从一个原子转移到另一个原子，形成带电离子。
1. 阳离子和阴离子在离子键中，其中一个原子失去电子变成带正电的阳离子，另一个原子获得电子变成带负电的阴离子。
这种电子转移使两个原子之间形成强烈的吸引力，形成离子键。
2. 离子晶体离子键的典型例子是盐（NaCl）晶体。
在盐晶体中，钠离子和氯离子通过离子键紧密地结合在一起。
由于离子键的强力，盐晶体具有高熔点和良好的导电性。
三、金属键金属键是金属元素中特有的一种化学键。
金属键是由金属中自由移动的电子形成的。
1. 电子海模型金属键的一个重要概念是“电子海模型”。
在这个模型中，金属中的原子释放出部分外层电子形成电子海，而原子核则形成离子核。
这些自由移动的电子使金属中的原子之间形成强大的连接。
2. 金属的特性金属键的存在赋予金属独特的性质。
金属具有良好的导电性和热导性，以及可塑性和延展性。
这些性质是由金属键中的自由电子能够自由移动而产生的。
化学键与分子结构
化学键与分子结构在我们的日常生活中，从我们呼吸的空气到我们所吃的食物，从我们所穿的衣物到我们使用的各种材料，无一不与化学相关。
而在化学的世界中，化学键与分子结构则是理解物质性质和化学反应的关键所在。
让我们先来聊聊什么是化学键。
简单来说，化学键就是将原子结合在一起形成分子的“强力胶水”。
想象一下，原子就像是一个个独立的小珠子，而化学键就是把这些小珠子串起来的线。
不同类型的化学键有着不同的强度和性质，从而决定了所形成分子的特性。
最常见的化学键类型有离子键、共价键和金属键。
离子键通常在金属元素和非金属元素之间形成。
比如说，氯化钠（NaCl）就是一个典型的例子。
钠原子失去一个电子变成带正电的钠离子，氯原子得到一个电子变成带负电的氯离子，这两种带相反电荷的离子通过静电引力相互吸引，从而形成了离子键。
这种键的强度较大，使得离子化合物在常温下通常是固体，具有较高的熔点和沸点。
共价键则是原子之间通过共用电子对形成的化学键。
例如氢气（H₂），两个氢原子各自拿出一个电子形成共用电子对，从而把两个氢原子紧紧地“绑”在一起。
共价键又可以分为极性共价键和非极性共价键。
如果两个原子对共用电子对的吸引能力相同，比如氢气中的氢原子，那么形成的就是非极性共价键；而如果两个原子对共用电子对的吸引能力不同，就像氯化氢（HCl）中氢原子和氯原子，形成的就是极性共价键。
金属键则存在于金属单质中。
金属原子失去部分或全部外层电子，形成“电子气”，这些自由电子在整个金属晶体中自由移动，将金属原子或离子“胶合”在一起。
这也解释了为什么金属具有良好的导电性和导热性。
了解了化学键的类型，接下来我们看看分子结构。
分子结构指的是分子中原子的排列方式和空间构型。
分子的结构对于其物理和化学性质有着至关重要的影响。
比如甲烷（CH₄），它的分子结构是正四面体。
碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点。
这种结构使得甲烷分子具有相对稳定的性质。
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
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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
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/7
/2
则是组合效率的问题。
3
南
京
大
化学键与分子结构
化学键与分子结构化学键是指由原子之间的电子相互作用形成的强力，用于连接原子并形成分子的结构。
它决定了分子的性质、稳定性和反应性。
本文将介绍不同类型的化学键以及它们对分子结构的影响。
一、离子键离子键是指由正负电荷之间的电吸引力形成的，常见于金属和非金属之间的化合物。
金属原子会失去电子形成阳离子，而非金属原子会接受这些电子形成阴离子。
两种离子之间的电吸引力就形成了离子键。
离子键通常是非常强大的，使得离子化合物具有高熔点和高溶解度。
二、共价键共价键是由原子共享一个或多个电子而形成的。
它是分子中最常见的键。
共价键可以分为极性共价键和非极性共价键。
1. 极性共价键极性共价键是指电子不均匀地被共享，导致形成不均匀的电荷分布。
极性共价键通常由非金属原子之间形成，其中一个原子的电负性较高，吸引了共享电子对。
由于电荷分布的不均匀，极性共价键会导致分子局部带电。
2. 非极性共价键在非极性共价键中，共享电子对是均匀分布的，没有电荷分离。
这种键形成于相同或相似电负性的原子之间，如氢气分子（H2）或氧气分子（O2）。
非极性共价键通常较弱。
三、金属键金属键是金属原子之间形成的。
在金属晶体中，金属原子通过共享它们的外层电子来形成金属键。
这些电子在整个晶体中自由移动，形成所谓的电子海。
金属键是金属具有高导电性和高热传导性的关键原因。
四、氢键氢键是指由部分带正电的氢原子与带有负电荷的氮、氧或氟原子之间的作用力。
氢键在生物分子如DNA、蛋白质和多肽中起着重要作用。
氢键虽然较弱，但对分子的稳定性和特性产生显著影响。
总结起来，化学键的类型和分子结构密切相关。
离子键在金属和非金属之间形成，共价键有极性和非极性两种形式，金属键形成于金属晶体中，而氢键具有特殊的电荷吸引力。
通过理解不同类型的化学键，我们可以更好地理解分子的性质和行为，促进对化学和生物学等领域的深入研究。
阅读本文，希望读者对化学键与分子结构有更清晰的认识，进一步了解分子间的相互作用和性质变化机制，为科学研究提供更为坚实的基础。
无机化学(上册)：第9章 化学键与分子结构 习题答案
第9章化学键与分子结构习题1. 根据AgX晶格能理论值与实验值差别判断Ag-X共价键成分递增顺序。
AgF AgCl AgBr AgI实验值（kJ·mol-1）951 902 887 886理论值（kJ·mol-1）925 833 808 7742．从Cr原子的价层结构3d54s1来看，Cr失去1个4s电子后成为3d5半充满构型。
这种结构似应是稳定的，因而似应有CrX (X ＝F、Cl、Br、I)化合物存在，但实际上却未能制备出这类化合物。
理论计算CrCl晶格能为758 kJ·mol-1，已知金属Cr的升华能（397 kJ·mol-1）、Cl-Cl键的键能（242.6 kJ·mol-1）、Cr的第一电离能（653 kJ·mol-1）、Cl的第一电子亲合能（348.6 kJ·mol-1）。
设计CrCl的玻恩－哈伯热化学循环，计算CrCl(s)的标准摩尔生成焓（∆f H m o）。
另已知反应2CrCl（s）＝CrCl2（s）＋Cr（s）的标准摩尔自由能变为-486 kJ·mol-1。
比较说明CrCl稳定性，解释上述事实。
3.4. 温度为298 K时，已知（1）H2=2H(g), Δr1H m o= 436 kJ.mol-1，（2）O2=2O(g), Δr2H m o= 498 kJ.mol-1，（3）H2O(g)=2H(g)+ 2O(g), Δr3H m o= 930 kJ.mol-1 求：反应H2 (g)+½ O2 (g)= H2O (g) 的Δr H m o。
5. 写出下列分子的Lewis结构式：CF4、OF2、HCN、CO、NSF6. 写出下列离子的Lewis结构式：CF3+、C22-、PH2-、BH4-7. 乙炔的标准生成焓为226.6 kJ.mol-1，H-H、C-H键键能D H-H、D C-H分别为436 kJ.mol-1、415 kJ.mol-1，石墨的升华能∆sub H(C(s)) 为717 kJ.mol-1，求C≡C的键能D C≡C。
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。
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
(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
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。
化学化学键与分子结构
化学化学键与分子结构化学键与分子结构化学键是化学反应发生的基础，它决定了分子的结构及其性质。
本文将围绕化学键和分子结构展开讨论，以加深对化学键与分子结构的理解。
一、离子键离子键是由正离子和负离子之间的电荷相互作用形成的键。
正离子失去了一个或多个电子，而负离子获得了一个或多个电子。
这种相互作用力使得离子彼此紧密结合。
典型的例子是氯化钠（NaCl），钠离子和氯离子通过离子键结合在一起。
离子键通常具有高熔点和良好的导电性。
二、共价键共价键是两个或更多原子间由电子共享形成的键。
共价键的形成使得原子围绕着共享电子形成稳定的分子。
单个共价键由一个电子对形成，而双键由两个电子对形成。
共价键的强度取决于电子对在共享中的有效吸引力和原子核的排斥力。
水分子（H2O）是一个典型的例子，其中氧原子和两个氢原子通过共价键结合在一起。
三、金属键金属键是在金属元素之间形成的特殊化学键。
金属中的原子失去了自己的外层电子并形成正离子，这些正离子在电子“海洋”中运动。
金属键由正离子和自由电子之间的吸引力形成，使得金属具有高熔点、良好的导电性和塑性。
例如，钠的晶体结构由钠离子和自由电子形成。
四、杂化轨道与分子形状杂化轨道是由单个原子轨道混合而成的新轨道。
这种混合可以解释分子的形状。
通过杂化，原子轨道的朝向和能量可以改变，从而适应共价键的形成。
sp轨道是一种常见的杂化形式，其中s轨道和p轨道混合形成。
sp3杂化形成四面体形状的分子，如甲烷（CH4），而sp2杂化形成三角形平面形状的分子，如乙烯（C2H4）。
五、共振结构共振结构是指分子中原子位置的不同方式的表示。
共振结构通过解释分子的稳定性和化学反应提供了有价值的信息。
共振结构从而使电子分布更加均匀。
苯分子（C6H6）是一个经典的例子，它可以用两种不同的共振结构式表示。
六、分子几何结构对性质的影响分子的几何结构直接影响其化学性质。
例如，线性分子通常具有较小的极性，而非线性分子则具有较大的极性。
第九章 双原子分子结构与化学键理论(下)
20
14
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/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。
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化作用和负离子的变形性。
/2
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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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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
大
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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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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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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。
第九章化学键与分子结构PPT教学课件
Cr [Ne]3s23p63d54s1 Cr3+ [Ne]3s23p63d3 最外层11个电子
Mn [Ne]3s23p63d64s2
Mn2+
2020/10/16
[Ne]3s23p63d5
最外层13个电子 17
离子的半径
当正负离子间的吸引力和核外电子与电 子之间以及原子核之间的排斥力达到平衡 时，正负离子之间保持着一定的平衡距离， 这个距离叫核间距，常用符号d表示。
正负离子半径与 核间距的关系
2020/10/16
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离子半径大致有如下变化规律：
（1）周期表中个主族元素中，自上而下电 子层数依次增多，具有相同电荷数的同族离 子半径依次增大；
以常出现例外情况。
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6
正、负离子之间通过静电作用而形成的化学 键叫离子键。
离子键的本质：库仑力。 离子所带电荷越大、离子之间的距离越小， 则离子键越强。
由离子键形成的化合物叫离子型化合物。
离子型化合物形成的结晶状固体叫离子晶体。
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7
9.1.2 离子键的特点
● 本质是静电引力（库仑引力） ● 没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定） ● 键的极性与元素的电负性有关
成2离020/子10/1键6 ，若小于1.7则可以判定二者之间形成共价键12。
9.1.3 离子的特征
一般离子具有三个重要的特征：离子的电荷、 离子的半径和离子的电子构型。
离子的电荷
离子的电荷对离子的性质和所组成的离子 型化合物的性质都有很大的影响。
如
Fe3+
物质结构基础—化学键与分子结构(应用化学课件)
zz
x
yy π pz-pz
通常π键形成时原子轨道重叠程度小于σ键，故π键没有σ键稳定。
当两原子间形成双键或叁键时，既有σ键又有π键。 例如N2分子：N原子的价层电子构型是2s22p3
小结： 1、σ键的形成及特点 2、π键的形成及特点
（1）键长（l） •键长（l）——分子内成键两原子核间的
平衡距离（即核间距）。单位为pm（皮米）。
键长（l）可用X射线衍射方法精确地测定。 例如：H—H键长0.74×10–10 m， C—C键长1.54×10–10 m 一般来说，两个原子之间所形成的键越短，键就越牢固，不易断裂。
• （2）键能（E）
键
432
C—H
347
C—N
611
C—O
837
159
C—Cl
142
N—H
158
O—H
244
S—H
192
150
S—S
键长l/pm
109 147 143 121 177 101 96 136
110
205
键能 E/kJmol–1
414 305 360 736 326 389 464 368
946
264
非金属元素的单质分子都是以共价键结合成的。如氯分
2、离子键的特征
活泼金属（如钾、钠、钙、镁等）与活泼非金属（如氯、溴、 氧、硫等）化合时，都能形成离子键。例如，氧化镁、溴化钾等 都由离子键所形成。
• 离子键的特
• （1）离子键的本质是静电作用 • （2）离子键没有方向性（电荷球形对称分布） • （3）离子键没有饱和性（空间许可）
基础化学第九章分子结构
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。
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 。
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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
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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。
第九章分子结构
NH3分子形成时的轨道杂化。
H2O：几何构型为 型。 ：几何构型为V型 键角为： 键角为：104.5 ° O： 2s22p4 ：
2p 2s
sp 3杂化
sp3不等性杂化 两个杂化轨道能量较低， 两个杂化轨道能量较低， 被两对孤对电子占据。 被两对孤对电子占据。
小结： 小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
§9.2
价键理论
9.2.1 共价键的形成和本质 9.2.2 价键理论的基本要点 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 2分子 和 用量子力学处理H 用量子力学处理 的形成过程，得到E—R关系曲线。 的形成过程，得到 关系曲线。 关系曲线
判断 I 离子的几何构型 中心原子I 的VPN=(7+1×2 +1)/2=5， 价层电子对排布呈三角双锥构型， n=(7+1－2)/2=3
3
I 属于AX2L3型离子，几何构型为直
线形。
3
思考题： 思考题： 解释NO2+, O3, SnCl3-, OF2, ICl3, I3-, 解释 XeF5+, ICl4- 等离子或分子的空间构型 并指 等离子或分子的空间构型, 出其中心原子的轨道杂化方式。 出其中心原子的轨道杂化方式。
9.3.2 杂化轨道的类型
1. sp型杂化 型杂化
• sp3杂化
CH4的空间构 型为正四面体。 型为正四面体。
C：2s22p2
键角为：109.5 °
2p
2s
2p
2s
激发
2p
2s
3
sp 杂化
sp3
CH4形成 时的sp 杂化。 时的 3杂化。
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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离子型化合物形成的结晶状固体叫离子晶体。
7
9.1.2 离子键的特点
● 本质是静电引力（库仑引力） ● 没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定） ● 键的极性与元素的电负性有关
NaCl
CsCl
这个例子能够说明一个离子周围的异电荷离子数与各自所带 电荷的多少(或者说由引而产生的作用力的强弱)无关.
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离子键的本质是静电引力（库仑引力）
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，则正负
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。
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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。
（1）2电子构型：最外层是2个电子的离子。
Li 1s2 2s1
Li+
1s2
Be B e 2+
1s2 2s2 1s2
（2）8电子构型：最外层是8个电子的离子。
Na 2s2 2p63s1 N Ca+ 3s2 3p6
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（3）18电子构型：最外层是18个电子的离子。
核间距 R0为74 pm。 共价键的本质——原子轨道重叠，核间 电子概率密度大吸引原子核而成健。
22
++
+
+
+ 不成键
p轨道共价键形成示意图
成键
共价键：原子间通过共用电子对而形成的化 学键。
23
㈡ 价键理论要点 电子配对法（VB法） （1）电子配对原理 （2）能量最低原理 （3）原子轨道最大重叠原理
2.0
63
0.6
9
2.2
70
0.8
15
2.4
76
1.0
22
2.6
82
1.2
30
2.8
86
1.4
39
3.0
89
1.6
47
3.2
92
若两个原子电负性差值大于1.7时，可以判定二者之间形
成离子键，若小于1.7则可以判定二者之间形成共价键12。
9.1.3 离子的特征
一般离子具有三个重要的特征：离子的电荷、 离子的半径和离子的电子构型。
Zn [Ar]3s23p63d104s2 Cu [Ar]3s23p63d104s1
Zn2 [Ar]3s23p63d10
Cu [Ar]3s23p63d10
（4）18+2电子构型：此外层是18个电子，最外 层是2个电子的离子。
Pb [Xe]5d106s26p2 Pb2 [Xe]5d106s2
Sn [Kr]4d105s25p2 Sn2 [Kr]4d105s2
Na+
10
离子键的极性与元素的电负性有关 离子键形成的重要条件是相互作用的原
子的电负性差值越大，元素原子间的电负 性相差越大，二者之间键的离子性越大。
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单键的离子性百分数与电负性之间的关系
电负性差值 XA-XB 0.2
离子性百 分比%
1
电负性差值 XA-XB 1.8
离子性百 分比%
55
0.4
4
共价键理论
价键理论 分子轨道理(不 论介绍）
金属键理论
3
离子键
双原子
化
共价键
学 共价键
键
多原子
共价键
金属键
极性共价键 非极性键
4
9.1.1 离子键理论的内容
最外层 电子结构 原子之间发生电子的转移而生成正负离子。 正负离子一般达到稀有气体的稳定结构。
5
所谓稳定结构，对于主族元素索生成的 离子，多数都具有稀有气体结构，即p轨道 为全充满状态。
离子半径的大小对离子型化合物的性质有 显著的影响，离子半径越小，离子间引力越 大，离子型化合物的熔、沸点也越高。
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§9.2 价键理论
9.2.1 共价键的本质与特点 9.2.2 共价键的键型 9.2.3 杂化轨道
量子力学处理H2分子的结果 两个氢原子电
子自旋方式相反， 靠近、重叠，核间 形成一个电子概率 密度较大的区域。 系统能量降低，形 成氢分子。
离子的电荷
离子的电荷对离子的性质和所组成的离子 型化合物的性质都有很大的影响。
如
Fe3+
Fe2+
氧化性
还原性
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Fe3+
无水FeCl3棕黄色
含水FeCl3棕黄色
与SCN反应
血红色化合物
Fe2+ 无水FeCl2白色 含水FeCl2浅蓝色
不反应
离子电荷上的差异是离子性质差异的最直 接因素。
14
离子的电子构型
16
（3）8~18电子构型：最外层是8~18个电子之间 的不饱和结构的离子。
Fe [Ne]3s23p63d64s2 Fe2+ [Ne]3s23p63d6 最外层14个电子
Cr [Ne]3s23p63d54s1 Cr3+ [Ne]3s23p63d3 最外层11个电子
Mn [Ne]3s23p63d64s2 Mn2+ [Ne]3s23p63d5 最外层13个电子 17
离子的半径 当正负离子间的吸引力和核外电子与电 子之间以及原子核之间的排斥力达到平衡 时，正负离子之间保持着一定的平衡距离， 这个距离叫核间距，常用符号d表示。
正负离子半径与 核间距的关系
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离子半径大致有如下变化规律：
（1）周期表中个主族元素中，自上而下电 子层数依次增多，具有相同电荷数的同族离 子半径依次增大；
（1）电子配对原理
自旋相反的成单电子相互接近时，可以形成稳定的 化学键，若原子A和B各有一个未成对的电子且自旋方 向相反，则可以互相配对形成共价单键。
Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+ F-<Cl-<Br-<I-
（2）同一周期中自左而右，主族元素正离 子的电荷数依次增大，离子半径依次减小；
Na+>Mg2+>Al3+
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(3)同一元素形成不同电荷的正离子时，高 价离子的电荷高，离子半径小于低价离子 的半径。
Fe原子半径116.5pm，Fe2+ 76pm，Fe3+ 67pm
如 N a + 2 s2 2 p 6 C l- 3 s2 3 p 6
对于副族元素所生成的离子，d轨道一般 为半充满状态，
如
F e 3+ 3 d5 M n2 + 3 d5
但过渡元素的s轨道和d轨道能量相近，所
以常出现例外情况。
6
正、负离子之间通过静电作用而形成的化学 键叫离子键。
离子键的本质：库仑力。 离子所带电荷越大、离子之间的距离越小， 则离子键越强。
第九章 化学键与分子结构
§9.1 离子键理论 §9.2 价键理论 §9.3 杂化轨道理论 §9.4 分子间力和氢键
§9.1 离子键理论
9.1.1 离子键理论的内容 9.1.2 离子键的特点 9.1.3 离子的特征
2
化学键：
分子或晶体中相邻原子(或离子)之间 强烈的吸引作用。
化学键理论：
离子键理论: