第三章化学键和分子结构
结构化学 第三章 共价键和双原子分子的结构化学
使能量上升。
a. 曲线Ⅰ有最低点为束缚态， Ⅰ为成键轨道。 曲线Ⅱ为单调下降，EⅡ→0，为不稳定态， 排斥态，解离态， Ⅱ为反键轨道。
b. EI 时的平衡距离 R0 = 2.49 a.u.= 132 pm Rexp = 1.95 a.u. = 106 pm
= c1a+ c2b → 做为0,
要求其（i）是品优波函数，单值 ，连续，平方可积； ( ii) 符合体系的边界条件 当R →∞时，ra →∞, rb →∞,
取原子轨道的线性组合做为分子轨道， 称为LCAO-MO法。
（Liner Combination of Atomic Orbits－Molecular Orbit)
=Σci i ｛ i, i = 0,1,2…… ｝
则，〈E〉=∫*Ĥd=∫∑ci*i* Ĥ∑ci i d=∑ci*ci Ei
因ci*ci 恒为正值，∑ci*ci =1(∫*d=1)，0＜ ci*ci ≤1
故，〈E〉－E0＝∑ci*ci Ei－E0＝ ∑ci*ci (Ei－E0) ≥0
∴ 〈E〉≥E0
X c a 2H a a2 c a c bH a bc b 2H bb
Yca 2S a a2 cacbS a bcb 2S bb
cXa 2caHaa2cbHab cXb 2cbHbb2caHab
Y ca
2caSa
a2cbSa
b
Y cb 2cbSbb2caSab
2 2c ca bH H b ab a 2 2c ca bH H a ab b E E ((2 2c cb aS Sb ab a 2 2c ca bS Sa a))b b 0 0
第章化学键与分子结构章节要点及习题
第3章化学键与分子结构【章节要点】价键基础共价键是通过原子核之间共用电子平衡吸引力和排斥力而形成的。
在H2中，这使得两个H原子距离为74pm 时能量最低。
这个距离就被称为键长。
这个距离的分子和孤立原子之间的能量差就称为键能。
H2中的单键是一个σ键，关于键轴旋转对称。
在简单的双原子分子例如O2，F2中，可以用含有单电子的原子轨道的重叠来描述键的形成。
当双原子分子中两个原子不同时，电子对趋向于被其中一个原子所吸引，导致电子共享的不平均，由此产生了极性共价键。
电子的不平均共享是分子中不同原子电负性不同的结果。
原子之间电负性差值越大，键的极性越大。
对于同一周期的原子，电负性一般随着原子序数的增大而增大；对于同一族的原子，电负性一般随着原子序数增大而减少。
离子键电负性差别较大的元素形成的化合物通常比较适合形成离子型分子。
离子型化合物一般由交替的正负离子组成，通过正负离子的静电引力结合在一起。
吸引力的大小取决于离子所带的电荷及离子间的距离和一些其它因素。
将晶体点阵打破变成气态离子所需的总能量称为晶格能。
离子化合物中晶格能的变化趋势可以用离子电荷和距离来解释。
路易斯结构路易斯结构给出了分子中价层电子的分布。
成键的电子在单键（1对电子）、双键（2对电子）、三键（3对电子）中出现，分别在成键原子之间用1，2，3条横线描述。
非成键电子被称为孤对电子，用圆点表示于元素符号旁边。
路易斯结构可用以下五个步骤画出：第一步数出价层电子数。
第二步用单键组成键的框架。
第三步在每一个外部的原子放上3对孤对电子，H除外。
第四步将剩余的价层电子分配给内部的原子。
第五步将所有原子的形式上的电荷减至最小。
被4对原子包围的原子是八隅体结构的。
这种排布通常在第二周期的元素中比较常见。
当电子排布有多种时，使所有原子所带形式电荷减小的结构更优。
在一些情况下，一个分子可以画出两种或者更多的能量等价的路易斯结构，差别仅仅是电子对的位置不同。
这种结构被称为共振结构。
无机化学 第3章 分子结构与化学键理论
O3 ; PCl3 ; CO2 ; OF2 。
O3分子的结构
O3 中心原子 O 价层电子对数： (6+0×2)/2=3
价电子对构型平面三角形。分子构型为V型
O 127.8pm
O
O
O
O
O
116.80
价电子对构型和分子构型都为线形。
O
C
O
CO2以sp杂化成键：一个
键,两个
4 3
键。
OF2的分子结构
OF2 中心原子O的价层电子对数为： （6+1×2）/2=4
价电子对构型为四面体，分子构型为V型
O
F
F
OF2以sp3不等性杂化成键。
3.4 分子轨道理论
分子轨道理论的基本要点
原子轨道的线性组合—s-s重叠
原子轨道的线性组合—s-p重叠
原子轨道的线性组合—p-p重叠(1)
原子轨道的线性组合—p-p重叠(2)
能量近似原则
最大重叠原则
对称性原则
同核双原子分子的分子轨道能级图(1)
同核双原子分子的分子轨道能级图(2)
同核双原子分子的分子轨道能级图
N2分子的分子轨道能级图
O2分子的分子轨道能级图
CO的分子轨道能级图
3.5 分子间力和氢键
分子间作用力——范德华力
取向力
诱导力
色散力
化学视野——光电子能谱（PES）
PES——Photoelectron Spectroscope
光电子能谱技术是光电效应的现代应用。
可见光源照射物质可将价电子射出。短波光 源（紫外或X射线）产生的高能光子能将分 子或原子内层具有各种结合能的电子射出， 通过这些结合能的大小可提供分子中能级的 细节。
第三章 分子结构
共价键理论：
Lewis理论(1916年) 价键理论(1927年, 1930年) 杂化轨道理论(1931年) 价层电子对互斥理论(1940年) 分子轨道理论(20世纪20年代末)
3.1.2 共价键的形成与本质
两核间电子云密度增大
两核间电子云密度减小
H2的形成过程
一：共价键的形成
当具有自旋反平行的成单电子的原子相互 接近时,其原子轨道重叠相加,核间产生电子 云密度较大的区域,把两个核紧密地吸引在一 起使体系能量下降的这种结合力就是共价键.
4
3
1
四面体
NH3 (三角锥)
H 2O (V型或角型 )
2
2
四面体
5
0
三角双锥
PCl5 (三角双 锥)
(变形三 角双锥) ClF3 (T型) I 3(直线型 )
4 5 3
1
三角双锥
2
三角双锥
2
3
三角双锥
6
0
正八面 体
SF6 (正八面体 ) IF5 (四方锥)
5 6 4
1
八面体
2
八面体
ICl4XeF4 (平面正方 形)
3-8: 对N2、O2分子回答下列问题： (1)写出它们的分子轨道式； (2)计算键级,说明其成键情况和磁性; (3)N2+,O2+分别与N2,O2相比,谁更稳定?
解：因H2+的分子轨道排布式为:(σ1s)1,键级 =0.5,可稳定存在.
同理He2+的分子轨道排布式为：(σ1s)2(σ*1s)1, 键级=0.5,可稳定存在. 而He2的分子轨道排布式为:(σ1s)2(σ*1s)2,键级 =0.0,则不可能稳定存在.
因排斥力大小顺序为: 1. 孤对电子与孤对电子>孤对电子与成键电子 >成键电子与成键电子 2. 叁键-叁键>叁键-双键>双键-双键 >双键-单键>单键-单键 3.电子对之间的夹角越小，排斥力也就越大。 90o > 120o > 180o 所以当分子中有两对或以上的孤对电子 时,必须选择分子内斥力最小的空间结构.
《无机及化学分析》第三章 化学键与分子结构
2020/10/6
第6张共51 张
5. 离子键的强度---用晶格能衡量
晶格能（U）：标准态下，气态阳 离子和气态阴离子反应生成1mol离子晶 体所放出的能量。
Cl-
Na+
NaCl晶格
2020/10/6
晶格能越大，离子键就越强，离 子晶体就越稳定，其晶体的熔沸点就 越高，硬度越大。
第7张共51 张
6.离子的特征
③18电子构型：如Zn2+,Ag+,Pb4+
最外层为18个电子。
④18+2电子构型：如 Sn2+,Pb2+
次外层18电子，最外层 2个电子。
⑤9~17电子构型：Cu2+,Cr3+,Fe3+
最外层为9~17个电子
2020/10/6
第9张共51 张
问题：
活泼金属与活泼非金属以离子键 结合成分子，那么同核双原子分子 （如Ｏ2、Cl2 ）或电负性相差不大 的 原 子 形 成 分 子 ( 如 CH4) 原 子 间 靠 什么结合？
含有1/4ｓ和 3/4ｐ轨道的
成分。杂化 轨道之间的 夹角为 109°28′
2020/10/6
第29张共51 张
2020/10/6
第30张共51 张
正四 面体
2020/10/6
第31张共51 张
2020/10/6
第32张共51 张
小结:
结论：
⑴杂化轨道条数 = 参与杂化的轨道数 ⑵杂化类型，决定杂化轨道间的夹角， 决定分子空间构型
相结合的氢原子和另一个电负性大的原 子之间的作用力。
电负性大的元素通常指F、O、N （用X、Y表示），X、Y可以是同一元 素，也可以不同。
化学键和分子结构(习题及答案)
1
General Chemistry
Chapter 3 Homework
5．下列分子中含有极性键的非极性分子是（ A ） A．BeCl2 A．O2B．H2S B．S2C．F2 C．FD．HBr 6．下列物种中，变形性最大的是（ B ）。 D．Cl7. 下列物质中只需克服色散力即沸腾的是（ D ） A．HCl B．Cu C．CH2Cl2 D．CS2
9
8. 下列化合物中存在氢键的是（ C ）
A．HCl B．C2H5OC2H5 C．HNO3 D．CH3F
形成氢键要具备两个条件： ① 分子中必须有电负性较大而半径较小的元素（X＝F、O、 N），并与H形成共价键； ② 分子中还必须有另外一个电负性大而半径小，有孤对电子的 原子（Y＝F、O、N） 。
2
General Chemistry
2012-8-2
ionic bond theory
11
General Chemistry
Chapter 3 Molecular Structure
影响离子变形性的因素： ① 离子的半径。半径越大，变Байду номын сангаас性越大。 如：I-＞Br- ＞Cl- ＞F② 离子的电荷。负离子电荷越高，变形性越大，正离子电 荷越高，变形性越小。
如： O2- ＞ F- ＞Na+ ＞ Mg2+ ＞ Al3+ ＞Si4+
③ 离子的电子构型。 18电子构型、 9~17电子构型＞8电子构型 ④ 复杂离子的变形性通常不大，且复杂离子中心原子氧 化数越高，变形性越小。 如： I-＞Br- ＞OH- ＞ NO3- ＞F- ＞ClO49
2012-8-2
化学键与分子结构详解PPT课件
✓ 指原子失去或得到电子后形成的带电离子的电子构型
✓ 简单负离子的最外电子层都是8个电子的稀有气体结构
✓ 正离子的电子构型主要有5种
P81
10
第10页/共55页
简单阴离子的电子构型：ns2np6 8电子构型
11
第11页/共55页
➢ 离子半径
✓ 它是根据离子晶体中正、负离子的核间距测出的，并 假定正、负离子的核间距为正、负离子的半径之和。
晶格能越大，离子晶体越稳定。
8
第8页/共55页
离子的特征
➢ 离子电荷 ➢ 离子的电子层构型 ➢ 离子半径
9
第9页/共55页
➢ 离子电荷
✓ 指原子形成离子化合物过程中失去或得到电子的数目 它是影响离子键强度的重要因素。
✓ 离子电荷越多，对相反电荷的离子的吸引力越强,形 成的离子化合物的熔点也越高
➢ 离子的电子构型
6.2 离子键理论
一、离子键的形成 二、离子键的特点 三、离子键的强度 四、离子的特征
5
第5页/共55页
离子键的形成
➢离子键是由原子得失电子后，生成的正、负离 子之间靠静电作用而形成的化学键。
➢形成离子键的必要条件：
电离能低的活泼金属元素与电子亲合能高的活
泼
6
第6页/共55页
离子键的特点
Hale Waihona Puke ➢ 离子键的本质是正、负离子之间的静电引力
✓ 离子半径的变化规律：
12
第12页/共55页
✓ 离子半径大致有如下的变化规律：
a．主族元素自上而下电子层数依次增多，所以具有相同电荷数的 同族离子的半径依次增大。Li+＜Na+＜K+＜Rb+＜Cs+
化学键与分子结构
化学键与分子结构化学键是指原子间的相互作用力，它决定了分子的结构和性质。
在化学中，常见的化学键包括共价键、离子键和金属键。
本文将分别介绍这些化学键以及它们对分子结构的影响。
一、共价键共价键是两个或多个原子通过电子的共用而形成的化学键。
共价键的强度取决于原子之间电子的共享程度和电子云的重叠程度。
共价键的形成使得原子能够达到稳定的电子结构，从而形成分子。
共价键可以进一步分为单键、双键和三键。
1. 单键单键是一对原子间共享一个电子对形成的共价键。
它们通常是通过轨道的重叠来实现电子的共享。
单键的键能较低，结构松散，所以分子在空间上具有较高的自由度。
2. 双键双键是两对原子间共享两个电子对形成的共价键。
它们相较于单键更强，键能更高，分子更加稳定。
双键结构比单键结构更为刚性，分子一般比较扁平。
3. 三键三键是三对原子间共享三个电子对形成的共价键。
它们是最强的共价键，键能最高，分子最为稳定。
由于三键的存在，许多分子呈线性结构。
二、离子键离子键是由带正电的金属离子和带负电的非金属离子之间的静电相互作用形成的化学键。
离子键的强度通常比共价键更大，因此离子化合物具有高熔点和高沸点。
离子键的结构比共价键更加有序和紧密，离子排列规则。
三、金属键金属键是由金属原子通过电子的共享形成的化学键。
在金属中，原子间的外层电子形成共同的电子云，这种共享形成一种特殊的金属键。
金属键的存在使得金属具有良好的导电性和热导性。
化学键的类型决定了分子的结构和性质。
共价键使得分子具有较高的自由度和灵活性，而离子键使得分子有序排列，具有较高的熔点和沸点。
金属键使金属具有特殊的性质，如导电和热导。
总结起来，化学键的类型与分子结构有密切关系，不同类型的化学键决定了分子的稳定性、形状以及物理化学性质。
深入理解化学键与分子结构对于研究化学反应机理和合成新材料具有重要意义。
第三章 化学键与分子结构
⑴、离子的半径的含义
§2 离 子 键
含义：当正离子A+和负离子B-通过离子键而形成AB型离子 晶体时，当吸引作用与排斥作用达平衡时，正负离子间保持 一定的距离，这个距离叫核间距。用d表示。 若近似地把A+和B+看作是两个互相接触的球体， d = r1 + r2
⑵、离子半径的获得
①、1926年哥德希密特(Goldschmidt) ②、1927年鲍林
的正负离子之间通过静电作用力形成的
化学键。
一般说来，阴阳离子所带的电荷越高，半径越小，离 子键越强。 离子键：靠正负离子间的静电作用而形成的化学键叫离子键。
离子型化合物：由离子键所形成的化合物叫离子型化合物。
§2 离 子 键
（3）、稳定结构，对于主族元素来讲它们所生成的离子多数 都具有稀有气体结构，即p轨道为全充满状态。 以NaCl为例，离子键的形成过程可简单表示如下：
NH3 (g)N(g)+3H(g) D1+ D3 +D3 =1171.6KJ.mol-1 键能H(N-H)=(D1+ D3 +D3 )/3=390.5 6KJ.mol-1
注意：键能越大，键越牢固，由该键构成的分子也就越稳定。
§1 化 学 键 参 数 二、键长
键长：形成化学键两原子间的平衡距离叫做键长。 通常键能越大，键长越短，表示键越强，越牢固。
e
Na
Cl Cl Na+
Na+Cl
§2 离 子 键
二、离子键的特点
1、离子键的本质是静电作用力 2、离子键的强弱常用晶格能（U）表示： 晶格能（U）：指气态正离子和气态负离子结合成1 摩尔离子晶体时所放出的能量。 说明：⑴、晶格能值越大，表示离子键越牢固。
第3章 化学键理论与分子结构
咸阳师范学院化学与化工学院
陕西高等学校精品资源共享课程 无机化学
3.离子的电子构型
（1） 8电子和2电子构型 (稀有气体电子构型)
15/V 16/VI
N3- O2P3- S2-
Se2Te2-
17/VII
HFClBrI-
离子型化合物
咸阳师范学院化学与化工学院
陕西高等学校精品资源共享课程 无机化学
离子型化合物
离子型化合物的性质 （1）熔点较高，硬度较大，难挥发。 （2）在溶于水或熔融时，可以导电。 （3）一般较脆。 （4）一般较易溶于水。
咸阳师范学院化学与化工学院
陕西高等学校精品资源共享课程 无机化学
3.1.1 离子键及其特点
★ 对等电子离子而言，半径随负电荷的降低和正电荷的升 高而减小。如：O2-＞F-＞Na+＞Mg2+＞Al3+
★ 相同电荷的过渡元素和内过渡元素阳离子的半径均随原 子序数的增加而减小
咸阳师范学院化学与化工学院
陕西高等学校精品资源共享课程 无机化学
3.离子的电子构型
简单负离子一般最外层具有稳定的8电子构型。
咸阳师范学院化学与化工学院
陕西高等学校精品资源共享课程 无机化学
影响离子变形性的因素
（1）电子层结构相同的离子，其半径越大，变 形性越大。
（2）电子层结构相同的离子，正电荷越高，变 形性越小。
（3）（9~17）电子、18电子和（18+2）电子构 型的阳离子，其变形性比半径相近的8电子 构型阳离子要大得多。
咸阳师范学院化学与化工学院
陕西高等学校精品资源共享课程 无机化学
分子结构和化学键
分子结构和化学键分子是构成物质的最基本单位，而分子结构和化学键则决定了分子的性质和行为。
本文将探讨分子结构和化学键的相关概念、类型以及其在化学领域中的重要性。
一、分子结构的概念分子结构是指分子内原子的排列方式和空间构型。
分子结构的不同可以导致分子性质的差异。
分子结构的研究可通过一系列分析技术来确定，例如X射线晶体学、核磁共振等。
二、原子与化学键原子是构成分子的基本单位，化学键则是原子间的相互作用。
原子通过共价键、离子键或金属键等方式相互连接，形成各种不同的分子。
1. 共价键共价键是通过原子之间的电子共享形成的。
共享的电子以轨道重叠的方式存在于两个原子之间，强大的电子云相互吸引将两个原子结合在一起。
共价键种类包括单键、双键和三键，分别由一个、两个和三个电子对共享而成。
2. 离子键离子键是由正负电荷吸引而成的。
当一个原子失去一个或多个电子，而另一个原子获得这些电子时，它们会形成带正电荷的离子和带负电荷的离子。
正负电荷之间的相互作用就是离子键。
3. 金属键金属键是金属原子之间的特殊相互作用。
金属原子以密堆积的方式排列，并通过电子云中的自由电子相互连接。
金属键的特点是导电性和延展性较好。
三、分子结构与性质分子结构决定了分子的性质和行为，包括但不限于物理性质和化学性质。
以下是几个例子：1. 极性分子与非极性分子分子的极性与非极性程度取决于分子的电性差异。
极性分子由带正电荷和带负电荷的部分组成，例如水分子。
非极性分子中各部分的电性相似，如氧气分子。
2. 空间构型对化学性质的影响在立体化学中，分子结构的不同空间构型可能导致不同的化学性质。
对映异构体是指空间结构相同但存在非重叠的手性中心，其化学性质不同。
例如，左旋和右旋丙氨酸对于人体具有不同的生物活性。
3. 分子间力对物理性质的影响分子之间的相互作用力可以对物质的物理性质产生重要影响。
静电力、范德华力和氢键等是常见的分子间力。
它们可以影响分子的沸点、熔点和溶解度等。
3化学键与分子结构
3化学键与分子结构化学键是化学元素之间的原子间的相互作用力，它们是维持物质的分子结构的基础。
不同类型的化学键对于不同种类分子的性质和功能有着重要的影响。
在本文中，我们将探讨三种常见类型的化学键：离子键、共价键和氢键，并讨论它们在分子结构中的作用。
离子键是最简单的一种化学键，它是由正负电荷之间的吸引力产生的。
当一个原子失去或获得电子时，它会形成一个带正电荷或带负电荷的离子。
正负电荷之间的吸引力将这些离子吸引在一起，形成一个结晶结构。
典型的离子键包括氯化钠（NaCl）和氢氧化钠（NaOH）等化合物。
在NaCl中，氯离子和钠离子之间存在强烈的静电相互作用，使得它们紧密地结合在一起。
这种类型的化学键通常在金属和非金属之间形成，并且具有很高的结合能量。
共价键是由两个非金属原子之间的共享电子对形成的。
在这种类型的化学键中，原子之间的电子云被共享，从而形成了一个稳定的分子结构。
共价键可以是单一、双重或三重键，取决于原子之间共享的电子数目。
例如，在氧气分子（O2）中，两个氧原子之间形成了一个双重共价键，共享四个电子。
该分子结构非常稳定，因此氧气是一种常见的氧化剂。
氢键是一种比较弱的化学键，但在生物体系中起着至关重要的作用。
氢键是由氢原子与电负性较高的原子（通常是氧、氮或氟）之间的相互作用形成的。
这种类型的化学键表现为氢原子与电负原子之间较强的静电相互作用，但并不涉及电子的共享。
氢键在水分子中起着关键作用，使得水分子具有独特的性质，如高表面张力和热容量。
此外，氢键还在蛋白质和DNA等生物大分子的结构中发挥重要作用。
以上这三种类型的化学键在形成分子结构和维持分子稳定性方面扮演着重要的角色。
离子键通常形成晶体结构，并具有较高的结合能量；共价键使得分子具有稳定的结构，并决定了分子的性质和功能；氢键在生物体系中起着关键的作用，影响着生物大分子的结构和功能。
通过深入理解不同类型的化学键及其在分子结构中的作用，我们可以更好地理解物质的性质和相互作用，为化学领域的研究和应用提供更多的启发和灵感。
3化学键与分子结构(上)
决定U的因素有三个：
①离子的电子层构型：Na+为8电子构型，Ag+为18电子构型，离子半径接近，
但NaCl溶于水，而AgCl不溶
②离子电荷——电荷大，作用力大，晶格能大，晶体的稳定性大，熔点高 ③离子半径——半径大，作用力小，晶格能小，晶体的稳定性小，熔点低
在晶体类型相同的条件下，可以利用离子的电荷和半径对晶格能的大小 进行比较。
路易斯理论（经典价键理论）
美国化学家路易斯(Lewis)提出了共价键的电子理论。该理论认为：原子 之间可以通过共用电子使每一个原子都达到稳定的稀有气体电子结构，从而 形成稳定的分子。
这种原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键，共用电子对也可 以由一个原子单独提供（后者习惯上称为配位键）。
:: ::
A
B
*
:
:
*
:
:
: : :
:
: : :
:
路易斯结构式的局限性：缺电子和多电子结构
例 1：写出 NO+ 离子的路易斯结构式。
NO+ 离子只可能有一种排布方式，见下图最右边一个：
NO
[N
O ]+ [ N
O ]+ [ N
O ]+
√ [ N O ]+
例 2：请写出SO2Cl2、HNO3、H2SO3、CO32–和SO42–的路易斯结构式。
32e
24e
26e
24e
32e
形式电荷 q
有些分子可以写出几个路易斯结构式（都满足8电子结构），如HOCN （氰酸），可以写出如下三个路易斯结构式：
奥赛化学
化学键与分子结构（上）
化学键
分子或晶体中直接相邻的原子之间强烈的相互作用力称为化学键。 离子键：组成化学键的两个原子间电负性差大于1.7。 共价键：组成化学键的两个原子间电负性差小于1.7。 金属键：金属晶体中自由电子和金属正离子之间的作用。
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）
第三章 双原子分子结构与化学键理论
( ii) 符合体系的边界条件 当R →∞时，ra →∞, rb →∞,
取原子轨道的线性组合做为分子轨道，
称为LCAO法。
Liner Combination of Atomic Orbits
③解方程：由变分原理
E
* ˆ Hd * d
E (ca , cb )
ˆ ( c c ) a a b b H (ca a cb b )d 2 ( c c ) a a b b d
由于H2+的两个核是等同的，a，b是归一化 的，将上式展开并令：
ˆ ˆ H aa H a d b H b d H bb a
<E>必然大于等于体系最低能量本征值E0. 即
证明：
设有本征函数系：｛ i, 完备集 其能量： 则有：
i = 0,1,2,……｝为正交，归一的
E0≤E1≤E2≤……, Ei－E0≥0 Ĥ i = Ei i
那么任意波函数 可按Ĥ的本征函数 i 展开
=Σci i ｛ i, i = 0,1,2…… ｝
可求出 c10，c20，c30……
然后求 0（c10，c20，c30……）
3.1.3 H2+ 的Schrö dinger方程的变分求解
1 2 1 1 1 ( ) E 2 ra rb R
①选变分函数:
由极端情况入手，看电子仅属于a或仅属于b的 情况 如果R →∞,rb 可忽略 属于核 a, 则有： H2+→ H + H+ , e 仅
Sab, Hab , Haa
H aa H ab E1 1 S ab
H aa H ab E2 1 S ab
第三章共价键和双原子分子的结构化学
第三章共价键和双原子分子的结构化学共价键是指通过原子间电子的共享而形成的化学键。
在双原子分子中，共价键的形成决定了分子的结构和性质。
本章将介绍共价键的形成原理和双原子分子的结构化学。
一、共价键的形成原理共价键的形成建立在原子间电子的共享基础上。
在共价键形成的过程中，原子外层电子通过相互重叠形成电子云（共价键电子云），原子间的空间重叠区域形成化学键。
共价键的形成有以下几个原则：1.电子云的形成：共价键需要通过原子外层电子的相互重叠来形成电子云。
一般来说，只有原子外层电子的轨道重叠区域能形成共价键。
2.电子云的稳定性：电子云的形成需要遵循几何排列的稳定性原则。
最稳定的结构是能够使电子云尽可能远离彼此的排列方式。
3.化合价的确定：化合价是指元素在化合物中的价态，描述原子定位于化合物中的位置。
通过化合价的计算，可以确定原子的连接方式和分子的形状。
双原子分子是由两个原子通过共价键连接而成的分子。
根据化合价的计算和几何形状，双原子分子可以分为两类：线性分子和非线性分子。
1.线性分子：线性分子的两个原子处于同一直线上，化合价为2、例如，氧气（O2）和氮气（N2）都是线性分子。
2.非线性分子：非线性分子的两个原子不处于同一直线上，化合价大于2、根据电子对排斥原则和共价键电子云的稳定性原则，非线性分子可以进一步分为三类：线性三角形结构、四方形结构和梯形结构。
a.线性三角形结构：其中一个原子位于另外两个原子的中心位置，两个原子之间的倾斜角度约为180度。
例如，一氧化氮（NO）就是线性三角形结构。
b.四方形结构：原子之间的倾斜角度约为109.5度。
例如，四氟化硅（SiF4）就是四方形结构。
c.梯形结构：原子之间的倾斜角度约为120度。
例如，氯化锡（SnCl2）就是梯形结构。
通过分子结构的分析，可以确定双原子分子的性质。
例如，分子中化合价倾斜角度的不同会影响分子的极性和化学反应的活性。
总结：共价键是通过原子间电子的相互重叠形成的化学键，决定了分子的结构和性质。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
VSEPR：分子的共价键中的成键电子对以及价层的孤 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。 价层电子对：成键电子对 + 价层的孤对电子 NH3：成键电子对3对，孤对电子1对，价层电子对4对 杂化轨道的类型取决于中心原子的价层电子对数 ，分子的空间构型取决于价层电子对中成键电子的 空间位置。
SO42-: + 2; H3O+: 1
➢ O、S、Se、Te作为配位原子，不计数。
➢ 成键原子与中心原子形成1个双键，则扣1，形成2个
双键，则扣2，与中心原子形成叁键，则扣2，但O
、S、Se、Te与中心原子形成双键，则不扣。
➢ 2.5 3 1.5 2
单电子算成一对电子
P115 / 表19-6 只含共价单键 中心原子的价层电子对总数；中心原子的杂化态； 价层电子对排列的几何形状（名称和图示）； 分子的几何结构（名称和图示）
5对：sp3d杂化 三角双锥：SF4O (6 + 4) / 2 = 5 翘翘板形：IF2O2 (7 + 2 + 1) / 2 = 5
6对：sp3d2杂化 四方锥：XeF4O (8 + 4) / 2 = 6
电负性大的元素放在较远的位置！
价层电子对排斥规则(P118)
规则一： 孤电子对对孤电子对的排斥 > 孤电子对对成键
分子结构按价层电子对排斥模型的分类
价层电子对 价层电子对 分子式 总数 的空间排列
2
AX2
(sp)
直线形
分子结构 直线形
平
AX3
面
3
三
(sp2)
角 形
平面三角形
V
AX2E
形
2对（sp杂化） BeCl2 (2 + 2) / 2 = 2 Hg(CH3)2 (2 + 2) / 2 = 2
3对（sp2杂化） 平面三角形：BF3 (3 + 3) / 2 = 3 BF(CH3)2 (3 + 3) / 2 = 3 V形：SnCl2 (4 + 2) / 2 = 3
(6 + 4) / 2 = 5
T形：IF3 ICl2(C6H5) (7 + 3) / 2 = 5
直线形：XeF2 (8 + 2) / 2 = 5
电负性大的元素放在较远的位置！
价层电子对 价层电子对 分子式 总数 的空间排列
6 (sp3d2)
AX6
八面体
AX5E
AX4E2
分子结构
八 面 体 四 方 锥 平面 正方 形
P4 (?)：不能用VSEPR法，正四面体
Байду номын сангаас
价层电子对 价层电子对 分子式 总数 的空间排列
AX5
5 (sp3d)
AX4E
AX3E2 三角双锥
AX2E3
分子结构
三角 双锥 翘翘 板形
T 形
直 线 形
5对（sp3d杂化）
三角双锥 : PCl5 PF3Cl2
As(C6H5)5 SbCl2(CH3)3
翘翘板形：SF4
6对（sp3d2杂化） 八面体：SF6 (6 + 6) / 2 = 6 四方锥：IF5 (7 + 5) / 2 = 6 平面正方形：XeF4 (8 + 4) / 2 = 6
P116 / 表19-7 含多键分子的分子结构 2对：sp杂化 CO2 4 / 2 = 2 乙炔 (4 + 2 2) / 2 = 2
价层电子对 价层电子对 分子式 总数 的空间排列
4 (sp3)
AX4
四面体
AX3E AX2E2
分子结构
四 面 体 三 角 锥 V 形
4对（sp3杂化）
四面体：CH4 三角锥：NH3 V形：H2O
(4 + 4) / 2 = 4 (5 + 3) / 2 = 4 (6 + 2) / 2 = 4
与中心原子成键的原子之间不能形成化学键 ，即X与X之间不能成键。
3对：sp2杂化 平面三角形：HCHO 乙烯 (4 + 3 1) / 2 = 3 V形：O3 6 / 2 = 3
(4 + 2) / 2 = 3 HCOO (4 + 1 + 1) / 2 = 3
4对：sp3杂化 四面体：HPO32 (5 + 1 + 2) / 2 = 4 三角锥：SO32 (6 + 2) / 2 = 4 V形：ClO2 (7 + 1) / 2 = 4
ICl4 (7 + 4) / 2 = 5.5 6, sp3d2杂化，平面正方形
作业：P121：1, 2，8 1：中心原子的价层电子对总数；中心原子的杂化轨 道类型；价层电子对排列的几何形状（名称）；分 子的几何结构（名称，图） 2：中心原子的价层电子对总数；中心原子的杂化轨 道类型；价层电子对的空间排列形状（名称）；分 子和分子离子的结构的大体形状（名称，图）；其 中孤电子对的存在使分子的结构发生了怎样的畸变 （不要做）
电子对的排斥 > 成键电子对对成键电子对的排斥
CH4：109o28’ NH3: 107.3o H2O: 104.45o
CH4
NH3
H2O
109o28’
107.3o
sp3杂化
104.45o
P118 — P119: 表
sp3d杂化
SF4
畸变
ClF3
畸变
XeF2
sp3d2杂化 AX4E2 (XeF4)
规则二：中心原子的电负性愈大，成键电子对之间的排 斥也愈大；配位原子的电负性愈大，成键电子 对之间的排斥愈小。
中心原子的电负性愈大
氮族元素氢化物 NH3
PH3
AsH3 SbH3
HAH
107.3 93.3 91.8 91.3
XPX
配位原子的电负性愈大
PCl3
PBr3
PI3
100.1
101.5
对应书上的内容： P113 121
102
规则三：
多键对多键的排斥 > 多键对单键
的排斥 > 单键对单键的排斥
分子
XCX
XCO
F2C=O
112.5
<
Cl2C=O
111.3
<
H2C=O
118
<
(NH2)2C=O 118
<
CH2=CHCH3
123.2 124.3 121 121
例1： XeF5+ (8 + 5 1) / 2 = 6, sp3d2杂化，四方锥
中心原子：BF3 COCl2 CO(NH2)2 H2O H3O+
不同数量价层电子对的空间排列（P113）
直线形
平面三角形
四面体
三角双锥
八面体
五角双锥
如何计算中心原子周围价层电子对的数目?
= (中心原子的价电子数 + 与中心原子成键的配位原 子数 + ｜负离子电荷数｜ 正离子电荷数)/ 2
中心原子的价电子数？ 3A: 3; 4A: 4; 5A: 5; 6A: 6; 7A: 7; 8A: 8 2B: 2