大学基础化学 第七章 分子结构 PPT课件

二、现代价键理论 valence bond theory
H2分子的形成
1、现代化学键理论的发展
化学键理论的发展
2、H2共价键的形成和本质
E kj/mol
1）自旋方向相反
系 统 能 量 （
）
74.3pm
基态
核间距r/pm
2）自旋方向相同
推斥态
系统能量E(kJ/moL)
74.3pm
基态
核间距 r(pm)
一、经典共价键理论
1916 −−1919年，美国化学家G. N. Lewis (1875−−1946) 和I. Langmuir (1881−−1957)提出共价键理论也称为路 易斯−−朗缪尔化学键理论)。
1）共价键是由成键原子双方各自提供外
层单电子组成共用电子对而形成的。形成共价
键后，成键原子一般都达到稀有气体最外层电
回顾
化学键(chemical bond)
分子或晶体中相邻两原子或离子间的
强烈作用力，成键能量约为几十到几百千
焦每摩。
离子键
chemical bond 共价键(配位键) 金属键
回顾
离子键
共价键 (配位) 金属键
正、负离子靠静电 引力作用形成
原子间通过 共用e-对形成
通过自由e-将金 属原子、离子 联系在一起
重叠方式 头碰头
特 点 沿键轴呈圆柱形对 称分布
类 型 s-s、s-px 和px-px
性 质 键牢固；成键的2个 原子可沿键轴自由 旋转
π键
只能与σ共存
肩并肩
重叠部分键轴呈镜面反 对称
py-py 、pz-pz
键不够牢固；成键的2 个原子不能沿键轴自由 旋转
按共用电子对提供的方式不同，共价键又可分为正常 共价键和配位共价键两种类型。
H2的基态和排斥态中两核间的电子云分布
共价键的本质是成键的两个原 子轨道最大程度的重叠，核间区域 密集的电子云与两个带正电的原子 核之间的强烈吸引作用。
3、价键理论的要点
1.成键的两个原子必须具有自旋方向相反的未 成对电子——共价键形成的条件 2.共价键具有饱和性
一个原子能形成共价键的数目取决于 该原子中的单电子数目。 3.共价键具有方向性-最大重叠原理
px – px： σ键 py – py： π键 pz – pz： 配位键
CO
形成配位键的条件是：
（1）提供共用电子对的原子的最外层有孤 对电子；
（2）接受共用电子对的原子的最外层有可 接受孤对电子的空轨道。
子结构即“八隅律”(octet rule)。
H + Cl
H Cl
2H + O
HOH
Lewis学说成绩
作为化学键的经典电子理论，共价键理论在化 学键理论发展史上起到了继往开来的作用。
1. 指出了共价键与离子键的差异； 2. 解释了一些简单的非金属单质和化合物分子 的形成过程。
一些简单分子的Lewis结构式至今仍为化学 家们所采用。
本章教学要求
1．认识化学键的本质； 2．掌握离子键的形成及其特点； 3．掌握离子的特征，离子极化概念；
4．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；
5．初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分 子轨道特点；
6．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.
3) 配位键 coordinate covalent bond
共用电子对由某个原子单方提供，另一个原子
提供空轨道。
H
H N + H+
+
H HN H
H
CO: C 1s22s22p2 O 1s22s22p4
H
C O
CO分子的形成： O原子的电子组态为：1s2 2s2 2px1 2py1 2pz2 C原子的电子组态为：1s2 2s2 2px1 2py1 2pz0
Lewis学说的局限性
1.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？
2.“八隅体规则”，例外很多。
PCl5 →P：3s23p3+5Cl-，共5对e>8 BF3 →B：2s22p1+3F-， 共3对e<8
3.不能解释一些分子的性质，如O2、B2的顺磁 性,NO2、SO2、SO3、NO3- 化学键的等价性.
在形成共价键时，电子云总是尽可能地 达到最大程度的重叠。
例：HF
H：Байду номын сангаас
1s
9F： 1s22s22p5
2p
2s
最大重叠
非最大重叠
4、共价键的类型 1)σ键：原子轨道沿键轴方向以“头碰头” 的形式重叠形成的共价键。
s-s
s-p
p-p
σ键的电子云界面图
σ键的特点：
电子云离核较近，能量低。故σ键 比较牢固，可旋转不断，是首选成键 方式。
本质是电性的
电性、波性 改性共价键
无方向、饱和性， 有方向、饱
典型金属~典型非 和性 ，电负
金属元素之间
性相同、相
近元素之间
无方向、饱和 性，金属元素 之间
§7.1 共价键理论covalent bond theory
▪ H2O分子为什么有极性？ ▪ H2O分子中的两个H-O键是否
在一条直线上？ ▪ 能否形成H3O或HO2分子？
着重解决四个问题
分子中相邻原子间强烈作用力-价键理论 (valence bond theory,VB法) 分子的几何构型-杂化轨道理论 /价层电子对互 斥理论（hybrid orbital theory/valence shell electron pair repulsion theory,VSEPR） 分子中电子的运动状态-分子轨道理论 ( molecular orbital theory,MO法) 分子与分子之间较弱的作用力-分子间力
2)π键:原子轨道沿键轴方向“肩并肩”式
重叠形成的共价键称为π键。
N2分子的成键方式：
2p
7N 2s22p3 2s
π电子云界面图
π键特点： 电子云离核较远，较活泼，易断， 不能任意旋转，且π键一般不能单独存在。
成键规律： 单键： 键 双键： 键+π键 叁键： 键+ 2个π键
σ键
存在方式 任何分子骨架
第七章
授课教分员 子张结欣荣构 杨峰
Molecular Structure
研究分子结构主要包含以下内容：
一、在分子或晶体中相邻原子或离子间 强烈的相互作用力，即化学键问题
二、分子或晶体在空间呈现的几何形状， 即空间构型问题
三、分子与分子之间较弱的相互作用力 问题，即分子间力问题
主要内容
第一节 共价键 第二节 分子间的作用力 第三节 离子键