无机化学分子结构
无机化学分子结构
无机化学分子结构无机化学是研究无机物质的性质、结构和反应的学科，其中分子结构是无机化学中一个非常重要的方面。
无机化学分子结构的研究是为了深入理解无机物质的性质和反应机理，并可以为无机材料的开发和应用提供基础。
在无机化学中，分子结构主要是指由原子组成的分子的三维排列方式。
分子结构的研究可以通过实验和理论计算两种方法来进行。
实验上，常用的技术包括X射线晶体学、核磁共振、质谱和红外光谱等。
其中，X射线晶体学是研究分子结构最常用的方法之一、它利用X射线通过晶体时产生的衍射图案来确定晶体的各个原子的位置。
通过分析晶体的衍射图案，可以推断出分子的空间排列方式，从而确定分子结构。
核磁共振技术可以通过原子核的共振吸收谱来获得关于分子的结构信息。
质谱则可以用来测量分子的质量和质量分布情况。
红外光谱则可以测量分子的振动谱，从而了解分子中化学键的类型和存在。
理论计算在无机化学分子结构研究中也起着重要的作用。
理论计算技术包括量子力学、分子力学和分子动力学等方法。
量子力学可以通过解方程组来计算分子的能量和几何构型等信息。
分子力学是基于经典力学原理的方法，它通过计算原子间的位能来确定分子的结构。
分子动力学则是通过模拟原子的运动轨迹来研究分子的结构和性质。
无机化学分子结构的研究不仅可以帮助理解分子的性质和反应机理，还对无机材料的开发和应用具有重要意义。
例如，在催化剂的设计和优化中，了解催化剂分子结构的变化和活性位点的位置可以帮助提高催化剂的效率和选择性。
在材料科学中，通过调控无机材料的分子结构可以实现材料的特定性能，例如控制材料的导电性和光学性能等。
此外，无机荧光材料的研究也与分子结构有直接关系，通过调节分子结构和晶格结构可以获得不同的荧光发射频率，从而应用于荧光显示、生物成像等领域。
总结起来，无机化学分子结构的研究是无机化学的重要组成部分。
通过实验和理论计算的手段，可以确定无机物质的分子结构，进一步理解其性质和反应机理。
这些研究对无机材料的开发和应用具有重要意义，有助于提高催化剂的效率、设计新型功能材料，并推动材料科学和荧光材料的进一步发展。
无机化学第六版第二章 分子结构
2.spd型杂化 能量相近的（n 1）d与ns、np轨道 或ns、np与nd轨道组合成新的dsp或spd型杂化轨
道的过程可统称为spd型杂化。
杂化类型 杂化轨道数
空间构型
dsp2
sp3d d2sp3 或sp3d2
4
5
6
正方形 三角双锥 正八面体
10:01
30
（二）等性杂化与不等性杂化:
原子轨道的杂化可分为等性和不等性杂化两类。
10:01
33
N原子：2s22p3 ,有3个单电子，可形成3个共价键
2p 2s
孤对电子
杂化
孤电子对占据的杂化轨道，不参与成键，电子 云密集在中心原子周围，s轨道成分相对增大，其余 3个杂化轨道p成分相对增大。
产生不等性杂化的原因：参与杂化的原子轨 道中电子数目多于轨道数目，出现孤电子对。
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13
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14
例如：N2分子的形成， N：1s22s2 2pX12pY12pZ1
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15
σ键与π键的区别
1）σ键重叠程度大，键牢固，可单独存在；π 键电子云较松散，不稳定，只能与σ键共存。 2）以共价键结合的两原子间只能有一个σ键， 但可以有多个π键
单键:σ键 双键:σ+π 叁键:σ+π+π
（2）同一周期中电子层结构相同的阳离子的半径， 随离子的电荷数的增加而减小；而阴离子的半径 随离子的电荷数减小而增大。
（3）同一主族元素的离子半径自上而下随核电荷 数的增加而增大。
（4）相邻主族左上方和右下方两元素的阳离子半 径相近。
10:00
4
（三）离子的电子组态
离子的电子层组态有以下几种： （1）2 电子组态：离子只有 2 个电子，外层电子组态 为 1s2。 （2）8 电子组态：离子的最外电子层有 8 个电子，外
无机化学 2-2 分子结构 图文
Na+ 1s22s22p6
Cl-1s22s22p63s23p6
Na+ Cl-
2 离子键的本质及特点 本质 正、负离子的静电引力。 特点 没有方向性，没有饱和性。
二、离子键的强度和晶格能
离子键的键能：1mol气态离子化合物解离成 气态原子所需的能量。
晶格—晶体粒子在空间排列成的点群 晶格能ΔHlatt 标准状态(298K)将1 mol离子晶体转 化为气态离子所吸收的能量(kJ/mol)。 ΔHlatt越大，离子键强度越大,熔点越高,越稳定。
(3)能量最低原理：电子配对后放出能量越多，
化学键越稳定；
(4)共价键的本质是电性的。
(5)共价键具有饱和性和方向性。
图s和px轨道(角度分布)的重叠方式示意图
-
++
(a)
+
-
+
(c)
+
-
+
(b) +
+
-
(d)
3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。 形成σ键时，原子轨道的重叠部分对于键轴呈
离子半径变化规律
●同一周期, q+ 越多, r 越小; q- 越多, r越大； ●同一主族, q 相同时, n 越大, r 越大; ●对角线上相邻的正离子半径相近. ●同一元素, q+ 越多, r 越小; r + ＜ r ＜ r ●负离子半径较大，正离子半径较小；
四、离子的极化
实验表明CsF化学键离子性92％，共价性8％。
E/kJ mol--11
EA
共价键的形成条件为：
排斥态 能 量
0
基态 ES
无机化学第六章 分子结构
N2：N≡N （一条σ键，两条π键）
N的电子排布式： 1s2 2s2 2p3 (2px12py12pz1) 二个π键互相垂直
δ 键：两个原子相匹配的d轨道以“面对面”的 方式重叠所形成的键
C：1s22s22p2
2个未成对电子
价键理论
形成两条共价键
键角90°( 两条p轨道互相垂直)
形成4条等同的共价键(CH4)
2p 2s
2p
激发
2s
杂化
sp3
激发
基态
激发态
杂化态
与4个H的 1s 轨道成 键(σ)
化合态
Sp3杂化：
1个ns轨道和3个np轨道混合而成
3 1 s 成分和 p 成分 每个sp3杂化轨道： 4 4
可形成四条σ键 键角： 109°28′ 电子构型： 正四面体
键角104.5 °
H2O sp3杂化 为什么？ 不是正四面体
配位键与共价键的区别： 形成的过程不同
二、共价键理论
G. N Lewis ( 美国化学家，1875~1946） 8e或2e结构
× ×
.. .. .l. Cl C.
×× × ××
Lewis理论
Cl—Cl
无法解释
H—Cl
N≡N
共用 电子对
无法解释共价键的方向性
F F F
Cl
F
S
F
F F
Cl
P
Cl
Cl Cl F
1s—1s、2s—2s、2p—2p
可组成分子轨道
2s—2p 取决于轨道之间的能量差
从轨道能量角度看：
H1s Cl3p O2p Na3s HCl 共价键（E相近） E1s = -1313 kJ· -1 mol E3p = -1259 kJ· -1 mol E2p = -1322 kJ· -1 mol E3s = -502 kJ· -1 mol
无机化学《分子结构》教案
无机化学《分子结构》教案[ 教学要求]1 ．掌握离子键和共价键的基本特征和它们的区别。
2 ．掌握价键理论，杂化轨道理论。
3 ．掌握分子轨道理论的基本内容。
4 ．了解分子间作用力及氢键的性质和特点。
[ 教学重点]1 ．VSEPR2 ．VB 法3 ．MO 法[ 教学难点]MO 法[ 教学时数] 8 学时[ 主要内容]1 ．离子键：离子键的形成、离子的特征（电荷，半径，构型）2 ．共价键：价键理论－电子配对法（本质，要点，饱和性，方向性，类型σ 键、π 键）。
3 ．杂化轨道理论：杂化轨道理论的提出，杂化轨道理论的基本要点，杂化轨道的类型- sp 、spd 等各种类型及举例。
4 ．分子轨道理论：分子轨道理论的基本要点，分子轨道的能级图，实例- 同核：H2、He 、O2、F2、N2；异核：NO 、HF 。
5 ．共价键的属性：键长，键角，键能，键级。
6 ．分子间的作用力和氢键。
[ 教学内容]2-1 化学键参数和分子的性质分子结构的内容是：分子组成、分子空间结构和分子形成时的化学键键参数：用各种不同的化学量对化学键的各种属性的描述。
键能：在101.3KPa ，298K 下，断开1molAB 理想气体成 A 、B 时过程的热效应，称AB 的键能，即离解能。
记为△H ° 298 （AB ）A ─B (g) =A (g) +B (g) △H° 298 （AB ）键能的一些说明：对双原子分子，键能即为离解能，对多原子分子，键能有别于离解能。
同种化学键可能因环境不同键能有很大差异。
对同种化学键来说，离解产物的稳定性越高，键能越小。
产物的稳定性可以从电荷的分散程度、结构的稳定性来判断。
键能越大键越稳定，对双原子分子来说分子就越稳定或化学惰性。
成键原子的半径越小，其键能越大，短周期中的元素的成键能力与其同族元素长周期的相比键能肯定要大得多。
在同一周期中，从左到右原子半径减小，可以想见其成键能力应增大。
但F-F 、O-O 、N-N 单键的键能反常地低，是因为其孤电子对的斥力引起。
无机化学分子结构
无机化学分子结构无机化学是研究无机物质的性质、结构和化学反应的学科领域。
无机物是指不含有碳-碳键的化合物，而有机物则相反。
无机化学主要关注无机物的元素组成、原子之间的键合和化学键的类型。
无机化学研究的对象包括无机盐、无机酸、无机碱、无机氧化物、无机酸盐等。
这些化合物的分子结构对其性质和化学反应起着至关重要的作用。
分子结构是指无机物中原子之间的排列方式和连接方式。
无机化合物的分子结构可以通过多种实验方法和理论模型来确定。
其中，X射线晶体学和谱学是常用的实验方法，而分子轨道理论和电子云轨道理论则是常用的理论模型。
X射线晶体学是一种通过测量晶体中X射线被散射的方式来确定晶体的分子结构的方法。
通过将晶体放入X射线束中，然后测量散射的X射线的角度和强度，可以得到晶体中原子的位置和连接方式。
X射线晶体学可以得到非常准确的原子位置和键长，因此广泛应用于研究无机物的分子结构。
谱学是一种通过分析无机物质光谱的方式来推测其分子结构的方法。
光谱分析包括红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱等。
这些光谱可以提供关于无机物质中原子之间的振动、旋转和电子能级等信息，从而推断出分子结构。
分子轨道理论是一种利用量子力学的方法来描述分子结构的理论模型。
分子轨道理论将分子看作是原子轨道叠加而成的新轨道，通过求解分子的薛定谔方程得到分子的波函数和能级。
分子轨道理论可以解释化学键的形成和断裂，以及无机物质的电子结构和性质。
电子云轨道理论是一种基于电子云分布来描述分子结构的理论模型。
根据电子云的几何形状和空间分布，可以推断出原子之间的键角和键长。
所谓电子云即是描述电子在空间中分布的概率密度函数，通过对电子云的分析可以得到无机物质中原子之间的键合性质。
分子结构对无机物的性质和化学反应起着重要的影响。
例如，原子之间的键长和键角决定了分子的几何形状和立体构型，从而影响物质的稳定性和化学性质。
此外，分子结构还决定了分子之间的相互作用力，如范德华力和氢键等，这些相互作用力在晶体结构中起着重要的作用。
《无机化学》化学键理论与分子结构
《无机化学》化学键理论与分子结构无机化学是研究无机化合物的组成、结构、性质和反应的学科。
化学键理论与分子结构是无机化学的重要基础和核心内容，它们对于理解无机化合物的物理和化学性质具有重要意义。
化学键是指原子之间通过共享电子或电子转移而形成的力。
常见的化学键包括离子键、共价键和金属键。
离子键是电荷相反的离子之间的相互作用力。
它的形成是离子化反应过程中，金属元素失去电子变成阳离子（阳离子）和非金属元素获得电子成为阴离子（阴离子）所形成的。
离子键的特点是电负性差异较大，具有很强的极性，在固态下成为离子晶体，具有高熔点和良好的导电性。
共价键是非金属原子通过共用电子对形成的化学键。
共价键的形成依赖于原子之间电子互相吸引的作用力。
根据电子的共享程度，共价键又可分为极性共价键和非极性共价键。
极性共价键的特点是原子的电负性差异较小，共享电子不平均分布，云地带呈现部分离子性质，它的形成使得分子有极性；而非极性共价键的特点是原子的电负性差异极小，共享电子均匀分布，云地带不存在电荷分离，分子呈现非极性。
金属键是金属原子通过电子云中的自由电子形成的化学键。
金属原子的外层电子非常松散，可以自由移动，形成电子海。
金属键的特点是具有很好的导电性、热导性和延展性，而且金属键的强度也很高。
分子结构是指分子内原子的相对位置和连接关系。
分子结构的确定有助于揭示物质的物理性质和化学性质。
在无机化学中，分子结构可通过实验和理论计算等手段进行研究。
实验方法主要包括X射线衍射、中子衍射、质谱和核磁共振等。
其中，X射线衍射是最常用的手段，通过测量晶体中X射线的衍射图样，可以得到晶体结构的信息。
中子衍射则是通过测量中子与晶体相互作用过程中所发生的衍射现象，得到晶体结构的信息。
质谱和核磁共振则是通过测量分子中原子的质量和能级差等可以得到分子结构的信息。
理论计算的方法包括量子化学计算和分子力学计算。
量子化学计算是通过量子力学原理，计算分子的能量、电子结构和反应性等。
无机化学 分子结构
四、sp杂化 具有VSEPR模型的AY2通式的分子中的中心原子采 取sp杂化轨道构建分子的s骨架，例如CO2中的碳原子、 H-C≡N:中的碳原子、BeCl2分子中的铍原子等等。炔烃 中的—C≡C—的s-骨架也是由sp杂化轨道构建的。 当中心原子取sp杂化轨道形成直线形的s骨架时， 中心原子上有一对垂直于分子的s骨架的未参与杂化的 p轨道。例如乙炔分子：形成二个p键。
离域Π键是由三个或三个以上原子形成的p 键，而不同于两原子间的p键。在三个或三个 以上用s键联结起来的原子之间，如能满足下
列条件，则可以生成离域键： (1)这些原子都在同一平面上； (2)每一原子有一互相平行的p轨道; (3)p电子的数目小于p轨道数目的两倍。
O O O
O O O
丁二烯中的p-p大π键 丁二烯分子式为H2C=CH-CH=CH2。4个碳原子 均与3个原子相邻，故均取sp2杂化，这些杂化轨道相 互重叠，形成分子σ骨架，使所有原子处于同一平面。 每个碳原子还有一个未参与杂化p轨道，垂直于分子 平面，每个p轨道里有一个电子。故丁二烯分子里存 在一个“4轨道4电子”的p-p大π键。通常用Π a b为大 π键的符号，其中a表示平行p轨道的数目，b表示在平 行p轨道里的电子数。
I型
II 型
杂化轨道理论——价键理论(二)
一、要点 为了解释分子或离子的立体结构,泡林以量 子力学为基础提出了杂化轨道理论。 要点：在形成分子时，由于原子的相互影响， 能量相近的不同类型的原子轨道混合起来，重新 组成一组能量等同的新的杂化轨道。 1.杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道 的数目相等 2.杂化轨道又分为等性和不等性杂化两种 3.杂化轨道成键时要求轨道最大重叠，键与键之 间斥力最小。
实例 BtCl3 HgCl2
无机化学第九章 分子结构
180
ο
2. spd型杂化
• sp3d杂化
PCl5(g)的几何构型为三角双锥。
P： 3s23p3
3p
3d
激发
3p
3d
3s
sp3d杂化
3s
sp3d
sp3d杂化
• sp3d2杂化
SF6的几何构型为八面体。 S： 3s23p4
3p
3d
3p
3d
3
I 属于AX2L3型离子，几何构型为直 线形。
3
思考题：
解释NO2+, O3, SnCl3-, OF2, ICl3, I3-, XeF5+, ICl4- 等离子或分子的空间构型，并
指出其中心原子的轨道杂化方式。
分子 或离子 NO2+ O3
价层 电子对 2(直线型) 3(平面三角形)
孤对 电子对 0 1
第九章
§9.1 §9.2 §9.3
分子结构
Lewis理论 价键理论 杂化轨道理论
§9.4
§9.5
价层电子对互斥理论
分子轨道理论
§9.6
键参数
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。 化学键种类：共价键、离子键、金属键。
共价键理论：
Lewis理论(1916年)
价键理论(1927年, 1930年)
ａ，ｂ—原子轨道，
c1，c2 —系数
Ⅰ ：成键分子轨道；Ⅱ：反键分子轨道。
3. 原子轨道组合方式不同，将分子 轨道分为σ轨道与π轨道。
* • s轨道与s轨道线性组合成 s 和 s
节面
* s
s
s
s
无机化学(人卫版)分子结构
NaBr
1 1 95 195 733 747 <2.5
NaI
1 1 95 216 683 662 <2.5
MgO
2 2 65 140 4147 2800 5.5
CaO
2 2 99 140 3557 2576 4.5
SrO
2 2 113 140 3360 2430 3.5
BaO
2 2 135 140 3091 1923 3.3
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。
2.价键理论基本要点与共价键的特点
价键理论基本要点： •自旋方向相反的未成对价电子相互配对；
•原子轨道重叠最大。
共价键的特点：
•饱和性 H Cl HOH NN
•向性
(2)原子轨道最大重叠原理 成键电子的电子云重叠的越多，核间电子云 密度越大，形成的共价键越牢固
键长 l/pm
74 154 134 120 145 110 109 96
键
能
E/(kJ·mol-1)
436
346
602
835
159
946
414
464
③键角
是分子中键与键之间的夹角。键角和键 长是反映分子空间构型的重要参数，它们 均可通过实验测知。
Cl 124o21'
111o18' C = O Cl V形结构
Li+ <Na+<K+<Rb+ < Cs+
§10.2 共价键
10.2.1 价键理论 10.2.2 杂化轨道理论 10.2.3 价层电子对互斥理论
10.2.1 价键理论
无机化学分子结构性质与理论
构。于是泡林提出了现代价键理论和杂化轨道理论及价层电子 对互斥理论(统称价键理论).
无机化学分子结构性质和理论
第二节 价键理论(一)
——电子配对理论又称VB法
该理论认为，共价键是由不同原子的原子轨道或 电子云重叠形成的；成键原子的未成对电子自旋方向 相反；原子轨道重叠程度越大，共价健越稳定。
因HS2O此S32分- 子的立体结构就是原 其s-键的分子骨架在空间的
排布。这种分子骨架可以用现代实验手段测定。
实验证实，属于同一通式的分子或离子,其结构可
能相似，也可能完全不同。
如,H2S和H2O属同一通式H2A，结构很相似，都是 角型分子，仅夹角度数稍有差别，而CO32-离子和SO32离子属同一通式AO32-, 结构却不同:前者是平面型,后者 是立体的三角锥型。
分子结构与价层电子对的关系：
分子 构型
H2O 角形
NH3 三角锥体
CH4 正四面体
E
E
H
AY4 AXn
H
OE H
H
NH H
O
H
H
N
H
H H
无机化学分子结构性质和理论
H
CH HH
H
CH H
(4)价层电子对相互排斥的关系 l-l>>l-b>b-b(l为孤对电子对;b为键合电子对)
孤对电子对与键合电子对斥力不同使理想模型发生 畸变。
Z=(中心原子的族数+配原子的个数-离子的电荷数)/2 注：若配原子是氧族原子，则配原子个数不计。
例如: 分子 SO2 SO3 SO32- SO42- NO2+ CH4 NH3
Z 334 4 2
无机化学分子结构课件
3
酸碱反应机理
详细介绍酸碱中和反应的机理，包括质子的转移 和电子的重新排布等。
氧化还原反应与分子结构关系
氧化还原反应基本概念
解释氧化数、氧化态、氧化还原电对等基本概 念。
氧化还原反应与分子结构
探讨分子结构对氧化还原反应活性和选择性的 影响。
氧化还原反应机理
离子晶体的结构类型
包括简单离子晶体（如NaCl）、复杂离子晶体（如CsCl、CaF2） 等。
金属晶体结构
金属键的形成
自由电子与金属离子间的相互作用形成金属键，构成金属晶体。
金属晶体的特性
良好的导电性、导热性、延展性和塑性。
金属晶体的结构类型
包括简单立方堆积、体心立方堆积、面心立方堆积等。
共价晶体结构
分子构型
甲烷分子由一个碳原子和四个氢原子组成，呈正四面体构 型。
键合方式
甲烷分子中，碳原子与氢原子之间通过共价键连接。
物理性质
甲烷在常温下为无色、无味的气体，难溶于水。
化学性质
甲烷是一种稳定的烷烃，不易发生化学反应。但在特定条 件下，如高温或催化剂作用下，可以发生裂解反应生成碳 和氢气。
氯化氢分子结构及其性质
疏水相互作用和π-π堆积作用
疏水相互作用的定义
疏水相互作用是非极性分子之间 的一种相互吸引力，它是由于非 极性分子在水中相互聚集以降低 体系能量的结果。
π-π堆积作用的定义
π-π堆积作用是芳香环之间的一 种相互吸引力，它是由于芳香环 中π电子的离域作用而产生的。
疏水相互作用和π-π 堆积作用的影响
分子构型
氨分子由一个氮原子和三个氢原子组成， 呈三角锥形构型。
大学无机化学~~~分子结构
19
● sp2杂化 2p 2s
excited
2p sp2 2s
2s2p轨道
hybridization three sp2 hybrid orbital
F B + 3F B
F
F
20
● sp杂化 2p 2s
excited
Configuration of Be in ground state Hybrid orbital
•
28
2 分子轨道的形成
一、原子轨道线性组合 例如两个原子A和B的原子轨道ψ a和ψ b 组成分子轨 道时,线性组合方式如下: Ψ A=ψ a+ψ b Ψ B=ψ a-ψ b 线性组合时,有多少个原子轨道,就组合成多少个分 子轨道。 Ψ B（反键轨道）
A
B
Ψ A（成键轨道）
29
从原子轨道到分子轨道
3
1 化学键分类
• 1） 化学键: 分子中原子结合在一起的 强烈的相互作用，称为化学键。 • 2 ）化学键主要分为: • 离子键、共价键、配位键和金属键 四大类型。键的强弱可用键参数衡量。
4
离子键
离子键 —— 即成键原子得失电子后形 成正、负离子，正、负离子间靠静 电引力结合在一起而形成的化学键。 • 特点：无方向性，无饱和性。
具体地说就是: S-S S─Px Px─Px
Py
Pz
Py─Py
Pz─Pz
是对称性一致的。它们可以组合成分子轨道。
S─Py, Px─Py, Px─Pz
是对称性不一致的。
31
它们不能组合成分子轨道。
（2）、最大重叠原则──对称性一致的原子轨道
组合成分子轨道时,总是按照最大重叠方向进行组合。
无机化学化学键与分子结构
无机化学化学键与分子结构无机化学是研究无机物质的元素组成、化学键与分子结构的科学分支。
无机化学中的化学键是指相邻的两个原子之间通过共享、转移或互相吸引电子而形成的连接。
化学键的强度和性质决定了无机化合物的化学和物理性质。
而分子结构则是指无机化合物中原子的排列方式和空间结构。
本文将探讨无机化学中的化学键和分子结构，并举例说明它们对无机化合物性质的影响。
无机化学中常见的化学键包括离子键、共价键和金属键。
离子键是由正负离子之间的电荷吸引力形成的，通常发生在金属与非金属之间。
离子键通常具有高熔点和良好的导电性，因为它们包含着大量的离子。
共价键是由非金属原子之间共享电子而形成的，包括极性共价键和非极性共价键。
极性共价键中，共享电子并不平均分配，导致分子中有正负电荷的部分，如水分子中的氧原子和氢原子。
非极性共价键中，电子平均分配，如氧气分子中的两个氧原子。
金属键是由金属原子之间的电子云形成的，它们具有高导电性和高热导性。
化学键的性质决定了无机化合物的化学和物理性质。
离子键的存在使离子化合物具有高熔点和良好的导电性，因为需要大量的能量来克服离子间的电荷吸引力。
共价键通常导致分子化合物的形成，这些化合物的熔点较低，不导电。
金属键的存在使金属具有高导电性和高热导性，因为电子在金属之间自由移动。
分子结构也对无机化合物的性质产生重要影响。
分子结构决定了化合物的形状和空间排列，影响了化合物的化学反应性和物理性质。
例如，正四面体型分子结构的四氯化碳会导致分子间的分散力增强，因此其熔点较高。
而二氧化硅的分子结构是由硅和氧原子的网状排列构成的，使其形成了三维结构，这导致了其高熔点和硬度。
分子结构还可以影响化合物的光学性质。
例如，金刚石的分子结构使它具有高折射率和高抛光度，因此被用作宝石。
另一个例子是氯化铜的分子结构，它通过吸收可见光的一些波长而呈现出独特的蓝色。
需要指出的是，无机化学中的化学键和分子结构往往比有机化学更为复杂，因为无机化合物通常具有更多、更大和更多样化的原子。
大学无机化学经典课件：分子结构
已知：F- 的半径 r = 133Pm
规律： rMn+< rM ； rMn- > rM rNa+ > rMg2+ > rAl3+
rF- < rCl- < rBrrFe3+ < rFe2+
键型过渡：成键两元素的电负性差值 越大，键的极性越强
32
离子键的强度通常用晶格能的大小来衡量。因为在离 子晶体中，既有相反电荷之间的库仑吸引力，又有相同电 荷之间的排斥力，所以离子化合物中离子键力是晶体中吸 引力和排斥力综合平衡的结果。
δ键：一个原子的d轨道与另一个原子相 匹配的d轨道以“面对面”的方式重
叠 （通过键轴有两个节面）
20
σ
π
键 ， 键 的 不 同
21提供而形成的
形成配位键的必备条件： 1）一个原子价电子层有孤对电子 2）另一原子价电子层有空轨道。
如：CO分子
22
4 . 键的极性
价电子对排布方式为：当价电子对的数目为 2 时，呈 直线形；当价电子对的数目为 3 时，呈平面三角形；当价 电子对的数目为 4 时，呈正四面体形；当价电子对的数目 为 5 时，呈三角双锥形；当价电子对的数目为 6 时，呈八 面体形。
55
（3）对于只含共价单键的 ABn 型分子，若中心原子 的价层中有 m 个孤电子对，则其价层电子对总数是 n + m 对。
对数 型
子对的排
m ABnLm 布方式
0 AB5
1 AB4L
分子的
几何构 型
实例
三角 双锥 形
变形 四面 体
PF5,PCl5, AsF5
SF4,TeCl4
3 2 AB3L2
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sp3d杂化
sp3d2杂化
• 为什么要进行杂化？ • （1）增强成键能力； • （2）改变电子云的空间取向。
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
杂化轨道类型 sp sp2 sp3 不等性 sp3
§9.1 价键理论
9.1.1 共价键的本质与特点 9.1.2 共价键的键型 9.1.3 杂化轨道
9.1.1 共价键的本质与特点
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
价键理论
共价键理论 分子轨道理论 金属键理论
1.量子力学处理H2分子的结果 两个氢原子电
• 例如：N2分子，P266.
3.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：NH
4
H
HNH
H
BF4
CO
F
FBF C O
F 2s2 2p2 2s2 2p4
9.1.3 杂化轨道
在同一个原子中能量相近的不同类型（s, p, d, ）的几个原子轨道波函数可以相互叠加而组成 同等数目的能量能量完全相同的杂化轨道。
第九章 分子结构
§9.1 价键理论 §9.2 价层电子对互斥理论 §9.3 分子轨道理论 §9.4 键参数
分子是参与化学反应的基本单元,也 是保持物质基本化学性质的最小微粒. 原子怎样结合成为分子？ － 化学键
– 离子键 – 共价键 – 金属键
化学反应的实质是什么?
-旧键的断裂,新键的生成;化学键的重组.
sp杂化轨道 :
BeF2 的立体结构为线型
激
杂
发
化
4.不等性sp3杂化
NH 3
HNH 107ο18'
2p
2s
sp3杂化
H2O
2p
2s
HOH 104ο 30'
sp3杂化
s p3
• 不等性sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨 道组合而成；
• 每个杂化轨道含 s轨道成分和 p轨道成分 不相等；
lp－lp lp－bp bp－bp ●分子中的多重键按单键处理。
价层电子对数确定方法： 价层电子对数 ＝ ½(中心原子价电子总数＋配位原子提供电 子数– 离子电荷数)
配位原子提供电子数：H, Cl, 1; O, S, 0; N, -1.
Hg(ⅡB)
(ⅣA)
三角锥
NH 3
PH 3 N,P
(ⅤA)
V型
H2O H 2S O,S
(ⅥA)
思考题：解释CH4，C2H2，CO2的分子构型。
已知： C2H2，CO2均为直线型；
C2H 4 的构型为：
H 121o H
C = C 118o
H
H
§9.2 价层电子对互斥理论
基本要点：
●分子的共价键中的价电子对以及孤对电子由于相互排斥 作用而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的结构。 ●若一个中心原子和几个配位原子形成分子时，分子的几 何构型取决于中心原子周围的价电子数目。价电子包括价 层轨道中成键电子对(bp)和孤电子对(lp). ●不同价电子对间排斥作用的顺序为：
参加杂化的轨道s+p s+(2)p s+(3)p s+(3)p
杂化轨道数 2 3 4
4
成键轨道夹角 180 120 10928' 90 109 28'
分子空间构型
实例 中心原子
直线形 三角形 四面体
BeCl 2 BF3 CH 4
HgCl 2 BCl 3 SiCl 4
Be(ⅡA) B(ⅢA) C,Si
2.sp2杂化 BF3的空间构型 为平面三角形
F
B
F
F
B： 2s22p1
2p
2s
2s
2p 激发 2s 2p
sp2 sp2杂化
sp2杂化：乙烯
三个sp2杂化轨道
• sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道组 合而成；
• 每个杂化轨道含1/3 s轨道成分和2/3 p 轨道成分；
• 杂化轨道间夹角为120°； • 空间构型为平面三角形。
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。
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。
2. 价键理论基本要点与共价键的特点
价键理论基本要点：
●
•未成对价电子自旋方式相反； ●
•原子轨道最大程度地重叠。 共价键的特点：
•饱和性 H Cl
HOH
NN
•方向性
9.1.2 共价键的键型
1.σ键： 原子轨道沿核间
联线方向进行同号重 叠(头碰头)。
2.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)。
• 双键：其中一个共价键是σ键，另一个 共价键是π键；
• 三键：其中一个共价键是σ键，另两个 共价键是π键；
杂化过程：参见p267和p268图示。
1.sp3杂化 CH4的空间构型
为正四面体
C：2s22p2
2p
2s
2s
2p 激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
CH
的形成
4
四个sp3杂化轨道
• sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道组 合而成；
• 每个杂化轨道含1/4 s轨道成分和3/4 p 轨道成分；
• 杂化轨道间夹角为109.5°； • 空间构型为四面体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.sp杂化 Be：2s2
2s 2p
BH2的空间构型为直线形 H Be H
2s
2p 激发 2s 2p
sp sp杂化
Be采用sp杂化 生成BeH2
两个sp杂化轨道
• sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道组合 而成；
• 每个杂化轨道含1/2 s轨道成分和1/2 p 轨道成分；
• 杂化轨道间夹角为180°； • 空间构型为直线型。
Lewis 理论
• 化学键：分子或晶体中相邻原子（或离子） 之间强烈的相互作用。
• 电子配对理论：电负性相同或相近的非金 属元素通过共用电子对（电子配对）形成 化学键（共价键），Lewis理论。
• 八隅体规则：分子中，每个原子均具有稳 定的稀有气体原子的8电子外层构型（He 除外）。
• Lewis分子结构表示：点式、键线式。
基本要点：
•成键时能级相近的价电子轨道混合杂 化，形成新的价电子轨道——杂化轨道。
•杂化前后轨道数目不变。
•杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。
• 杂化：轨道重新组合的过程。 • 杂化轨道：所形成的新轨道。 • 分类：根据组成杂化轨道的原子轨道的
种类和数目划分。 （1）sp3杂化；（2）sp2杂化； （3）sp杂化； （4）spd型杂化。