大学无机化学基础第02章 分子结构
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。
10:01
10:01
13
10:01
14
例如：N2分子的形成， N：1s22s2 2pX12pY12pZ1
10:01
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(人卫版)第二章分子结构
分子轨道与原子轨道的能量
反键分子轨道
成键分子轨道
原子轨道
分子轨道
原子轨道
原子轨道与分子轨道的形状
反键分子轨道 原子轨道 1s σ*1s 成键分子轨道 原子轨道 1s
σ1s
节面
原子轨道与 分子轨道的 能量。 原子轨 道与分 子轨道 的形状。
（2）能量相近原则Closer energy principle——
•杂化前后轨道数目不变。 •杂化轨道的形状和空间伸展方向发生变化， 在空间分布采取最大夹角。
二.杂化轨道类型与分子的空间构型
1.SP杂化
空间构型: 直线形
2P 2P 激发 2S 2S Be原子轨道
键角: 180°
2.SP2杂化
2P 2S 2P 2S
激发
杂化
B原子轨道
3个SP2杂化
轨道
空间构型：平面三角形 键角： 1200
有效重叠，对称性匹配
非有效重叠，对称性不匹配
根据对称原则，原子轨道线性组合有以下几种类型
①S—S重叠
②S—P重叠
③P—P重叠
a两个原子的Px轨道沿X轨道轴（键轴）以头碰头的 形式发生重叠 b当两个原子的P轨道（Py – Py、Pz – Pz）垂直于键 轴，以肩并肩的形式发生重叠—π分子轨道。 此外P—d和d—d以肩并肩的形式发生重叠形成π分 子轨道（多存在于配合物分子中）
大学无机化学课件分子结构
π对称：绕 x 轴旋转180°，形状不变，ψ符号改变。例如：原子轨道pz，py，dxy，dxz，dyz为π对称。
(3) 原子轨道线性组合的类型
例如： A+B→AB
Ⅱ
Ⅱ
Ⅰ
－成键 －反键
① s – s 重叠
1s 原子轨道
1s 原子轨道
分子轨道
s1s *
s1s
②s – p 重叠
p – p 重 叠
③具有方向性：轨道最大重叠的方向。
8.2.2 共价键的类型
（1）σ键：两原子的成键轨道沿键轴（或两核间的连线）的方向，以“头碰头”的方式发生轨道重叠，轨道重叠部分是沿着键轴呈圆柱型对称，这样形成的共价键叫σ键。
＋
＋
x
＋
＋
x
—
＋
＋
x
—
—
s-s
px-s
px- px
（2）π键：两个原子轨道沿键轴的方向，通过键轴的一个平面侧面，以“肩并肩”的方式发生轨道重叠，轨道重叠部分垂直于键轴呈镜面反对称，在键轴上下对称的电子云密度最大，这样形成的共价键叫π键。
价键理论
01
共价键的类型
02
杂化轨道理论
03
价层电子互斥理论(自学)
04
分子轨道理论
05
键参数
06
8.2 共价键
共价键: 分子中原子间通过共用电子对结合而成 的化学键
H· + ·H = H:H
:Cl· + ·Cl: = :Cl:Cl:
:N· + ·N: = :N N:
④ 杂化轨道成键时，满足原子轨道最大重叠原理
⑤杂化轨道成键时，满足化学键间最小排斥原理。
(4) 小结：p226，表9-5
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《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
实例
s,p
sp
2
HgCl2
s,p,p
sp2
3
BF3
重要的杂化轨道及其形状(2)
中心原子 中心原子 中心原子的 的轨道数 的杂化轨道 杂化轨道数 杂化轨道 形状 实例
s,p,p,p
sp3
4
CCl4 NH4+
s,p,p,p,d
sp3d
5
PCl5
Hale Waihona Puke （4）sp3 不等性杂化 (sp3 Uneven Hybridization)
共价键的形成条件为
◆ 键合双方各提供自旋方向相反的未成对电子（想一想自
旋方向 相同呢？） ◆ 键合双方原子轨道应尽可能最大程度地重叠
◆ 能量最低原理
价键理论基本要点
1. 电子配对原理
具有自旋相反的单电子的两个原子相互接 近时，单电子可以配对构成共价键。 如 H2： H 1s1 + H 1s1 →H-H HCl： H 1s1 + Cl 3s23p5 → H-Cl N2： N 2s22p3 + N 2s22p3 → N N
Question
写出氯酸根离子 ClO3- 的路易斯结构式.
Cl 原子的电负性小于 O 原子，意味着不存在 O－O 之间的键合. 合理的排布应该如下所示：
O Cl O O O Cl O O
ClO3-离子中价电子总数等于26(四个原子的价电子数相 加再加1), 扣除3个单键的6个电子，余下的20个电子以孤 对方式分配给四个原子, 使它们均满足八隅律的要求.
第二章 分子结构
(Structure of Molecule) 价键理论
价层电子对互斥理论
分子轨道理论
键参数
药学大一无机化学--分子结构..
++
例：
N2 分子中两个原子各有三个单电子 px py pz
沿 z 轴成键时， px 与 px “ 头碰头” 形成一个 键 。此时， pz 和 pz ， py 和 py 以 “ 肩并肩 ” 形式重叠，形成两个 键。
N2 分子的 3 键中，有 1 个 键， 2 个 键 。
b. 原子间发生电子的转移而形成具有稳定结构的 正、负离子，从能量的角度上看，一定会有能 量吸收和放出，而且新体系的能量一般也是最 低的。
如：Na(g) – e →Na+(g) Cl(g) + e →Cl-(g)
而：Na(g) + Cl(g) →NaCl(g)
+ 496 kJ.mol-1 - 348.7 kJ.mol-1 - 450kJ.mol-1
1. 无法解释两个带负电荷的电子为什么不互相排斥， 反而相互配对趋于稳定；
2. 无法解释许多共价化合物分子中原子的外层电子数 虽少于8，或多于8仍能稳定存在。
BCl 3 ， PCl 5 等中的原子未全部达到稀有气体结构。
Cl B Cl Cl
Cl Cl P Cl
Cl Cl
3. 不能解释共价键的方向性及饱和性，不能阐明共价键的形
成本质。
二、现代价键理论(Valence Bond Theory, VB)
(一)氢分子的形成
氢 分 子 的 能 量 和0 核 间 距 的D 关 系
Ro
排斥态
↑
↑
↑
↓
基态
核间距
共价键的本质：
原子相互接近时，由于原子轨道的重叠，原子间 通过共用自旋方向相反的电子对使体系能量降低， 由此形成共价键。
重叠部分越大，键越牢固，分子越稳定。
大学无机化学分子结构
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
共价键是由成键原子双方提供电子组成 共用电子对所形成的。
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
共价键是由成键原子双方提供自旋相反的单 电子组成共用电子对所形成的。
H
+
Cl
H
Cl
现代价键理论
■ 1916年路易斯（Lewis)提出经典共价键理论
系在一起的作用力
化学键
( chemical bond )
离子键
(ionic bond)
共价键
(covalent bond)
金属键
(metallic bond)
经典共价键理论
现代共价键理论 杂化轨道理论
(hybrid orbital theory)
现代价键理论
(valence bond theory)
“肩并肩”重叠—π键
Z
Y
+
－
Z
Y
+
－
+
pY - pY
X
+ +
－ －
pY
pY
■特点：重叠程度小，易断开，与σ共存。
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s 2px 2py 2pz
N
现代价键理论
■ 例：N2分子形成示意图
2s 2px 2py 2pz
N
σ键 π键
２、轨道杂化类型及实例
(1)、解释BeCl2的空间构型——sp杂化
2p
2s2
激发
(Be价层电子组态)
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
无机化学答案 第2章分子对称性与分子结构-习题答案
aA2 ＝1／24 [1×1×4＋8×1×1＋3×1×0＋6×（－1）×0＋ 6×（－1）×2]＝0
aE ＝1／24 [1×2×4＋8×（－1）×1＋3×2×0＋6×0×0＋6×0×2]＝0
aT1 ＝1／24 [1×3×4＋8×0×1＋3×（－1）×0＋6×1×0＋6×（－1）×2]＝0
4
aT2 ＝1／4 [1×3×4＋8×0×1＋3×（－1）×0＋6×（－1）×0＋6×1×2]＝1 得Γ＝A1 ⊕ T2
T2
3
0
－1 －1
1
（x , y , z）
（xy , xz , yz）
以CH4的 4 条杂化轨道为基（分别记为r1、r2、r 3、r 4），依据Td点群的对称元素对其进行
操作，得可约表示Γ：
Td
E
8C3
3C2
6S4
6σd
Γ
4
1
0
0
2
r 1、r2、r 3、r 4
用群分解公式将Γ约化：
aA1 ＝1／24（1×1×4＋8×1×1＋3×1×0＋6×1×0＋6×1×2）＝1
2.5 [MA2B2]2－呈平面四边形构型时属D2h点群，含有对称元素：C2、2C2'、σh、i、2σv。[MA2B2]2 －呈四面体构型时属C2v点群，含有对称元素：C2、2σv。
2.6 C4h点群比D4h点群缺少 4 条垂直于主轴的C2'旋转轴。D4h点群的例子有配离子PtCl42－，C4h 点群例子有：
B
C
A
C
A
B
C2v
C
B
A
B
A
C
C2v
C
B
A
A
B
C
D2h
大学无机化学基础第02章分子结构
陕西师范大学无机化学精品课程陕西师范大学无机化学精品课程第2章 分子结构1．请指出以下各卤化物分子构型，并以化学键理论予以说明：CCl 4，PF 5，SF 6，PCl 3。
答：CCl 4—正四面体，PF 5—三角双锥，SF 6—正八面体，PCl 3—三角锥体。
—三角锥体。
CCl 4中中心碳原子采取sp 3杂化轨道，杂化轨道，与四个与四个Cl 原子形成四个σ键，原子形成四个σ键，成为正四成为正四面体型的分子。
面体型的分子。
PF 5中P 原子采取sp 3d 杂化轨道与5个F 原子形成5个σ，故其分子构型为三角双锥。
双锥。
SF 6中中心S 原子以sp 3d 2杂化轨道与6个F 原子形成6个σ键，故其分子构型为正八面体。
为正八面体。
PCl 3中P 原子采取不等性sp 3杂化轨道与三个氯原子形成三个σ键，另一个杂化轨道尚有一对孤对电子，其分子构型为三角锥型。
化轨道尚有一对孤对电子，其分子构型为三角锥型。
2．根据杂化理论回答下列问题：．根据杂化理论回答下列问题： （1）下表中各种物质中心原子是否杂化轨道成键？为什么？以何种类型杂化轨道成键？分子偶极矩是否为零？轨道成键？分子偶极矩是否为零？（2）NH 3、H 2O 的键角为什么比CH 4小？CO 2的键角为何是180°？乙烯为何取120°的键角？°的键角？ 分子 CH 4H 2O NH3CO 2C 2H 4键角 109.5° 104.5° 107° 180° 120°答：（1）上述各物质中心原子均是以杂化轨道成键，因杂化后，原子轨道能更好地有效重叠，形成的分子更稳定。
各杂化类型见下表：地有效重叠，形成的分子更稳定。
各杂化类型见下表：分子 CH 4H 2O NH 3CO 2C 2H 4杂化类型 sp 3sp 3sp 3sp Sp2偶极矩 0大于零大于零大于零 0 0（2）虽然CH 4、H 2O 、NH 3分子中，中心体均采取了sp 3杂化，但在NH 3和H 2O 分子中的N 原子和O 原子上均有孤对电子，它们对成键电子的斥力较大，因而使键角变小。
大学无机化学分子结构
·· K·+ :Cl· →
K+[:C··l:]－
··
··
定义：正负离子间的静电吸引力叫做离子键。
特点：既没有方向性， 也不具饱和性。
NaCl 晶体
1.1 离子键的形成条件
1. 元素的电负性差比较大
X > 1.7，发生电子转移，产生正、负离子，形成离子键；
X < 1.7，不发生电子转移，形成共价键。（X > 1.7 ，实 际上是指离子键的成分大于 50 %）
第二章 分子结构
序言：
• 原子怎样结合成为分子？ 化学键
• 离子键
Link
共价键
金属键
• 分子的形状？ － 分子构型
–价电子对互斥理论
• 分子怎样组成物质材料？－分子间作用力
• 固体材料的结构？
－晶体结构
－无定型结构
化学键： 分子中原子间的强烈作用。
第一节 离子键
离子键及其特点
离子键及其特点· ：
一、经典的共价键理论（G.N. Lewis, 1916, 美国） 1. 要点:
共价分子中的原子都有形成稀有气体电子结构（8 电子稳定结构）的趋势，求得自身的稳定。
原子通过共用电子对形成化学键。
——共价键
“－”单键 “=”双键“ ”三键，价键结构式如：NN
Lewis 的贡献，在于提出了一种不同于离子键的新的 键型，解释了电负性比较小的元素之间原子的成键事实。
1.2 离子键的特征
离子键的实质是静电引力 F q1 q2 / r 2，影响 离子键强度的因素有：离子的电荷 q 、离子的电子 层构型和离子半径 r （离子的三个重要特征） 。
第二节 共价键
针对一些非金属单质或电负性相差不大的元素间 形成的化合物中各原子之间的化学键。
无机化学课件--第二章化学键和分子结构
2. 已明确了的化学键类型
电
离子配键
价 键
离子键 电价配键 离子偶极配键
配
电子对键 极 性 键 共价配键 键
双原
（单、双、 叁键）
非极性键
化 学 键
子共
价键 共
价 键
多原
子共
单电子键 三电子键 共轭 π 键
金 价键 多中心键
属 键
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2.1 共价键的概念与路易斯结构式 Concept of the covalent bond theory and Lewis structural formula
离子相互极化的增强
键的极性增大
理想离子键 基本上是离子键 过渡键型 基本上是共价键 （无极化） （轻微极化） （较强极化） （强烈极化）
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◆离子极化对化合物性质的影响
● 熔点和沸点降低 如，在BeCl2等化合物中，Be2＋
半径最小，又是2电子构型，因此Be2＋有很大的极化能
力，使Cl－发生比较显著的变形，Be2＋和Cl－之间的键
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◆较强的极化作用也会影响离子化合物晶型的转变
化合物 AgF AgCl
AgBr
AgI
r+/r-
0.85 0.63
0.57
0.51
晶体类型 NaCl NaCl
NaCl
ZnS
配位数 6:6
6:6
6:6
4:4
化合物 CuF
r+/r-
0.72
晶体类型 ZnS
配位数 4:4
CuCl 0.53 ZnS 4:4
● 水合能循环法
f Hθ
大学《无机化学》第四版_习题答案
1s 2s 2p 3s 3p
↑↓↑↓↑↓↓↓
↑↓↑↓↑↑↑
↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↑↑↑
1-32以下哪些原子或离子的电子组态是基态﹑激发态还是不可能的组态？
（a）1s22s2（b）1s23s1（c）1s23d3（d）[Ne]3s23d1（e）[Ar]3d24s2（f）1s22s22p63s1（g）[Ne]3s23d12（f）[Xe]4f7（g）[Ar]3d6
已知射到地面的阳光的最短波长为320nm，NO2气体在近地大气里会不会解离？
1-19氢原子核外电子光谱中的莱曼光谱中有一条谱线的波长为103nm，问：它相应于氢原子核外电子的哪一个跃迁？
1-20氦首先发现于日冕。1868年后30年间，太阳是研究氦的物理，化学性质的唯一源泉。
（a）观察到太阳可见光谱中有波长为4338A，4540A，4858A，5410A，6558A
2 0 0 1 1 0 2 1 -1 6 5 5
1-26以下能级的角量子数多大？(a)1s (b)1p (c)4d (d)2d (e)3p (f)3f
1-27 4s﹑5p﹑6d﹑7f﹑5g能级各有几个轨道？
1-28根据原子序数给出下列元素的基态原子的核外电子组态：
(a)K (b)Al (c)Cl (d)Ti(Z=22) (e)Zn(Z=30) (f)As(Z=33)
1-7设全球有50亿人，设每人每秒数2个金原子，需要多少年全球的人才能数完1mol金原子（1年按365天计）？
1-8试讨论，为什么有的元素的相对质量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3～4位？
1-9太阳系，例如地球，存在周期表所有稳定元素，而太阳却只开始发生氢燃烧，该核反应的产物只有氢，应怎样理解这个事实？
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。
大学无机化学第2章分子结构
sp 2个sp杂化轨道
sp杂化
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BeCl2
Be:1s22s2
Cl:1s22s22p63s23p5
BeCl2 键角 θ=180° 直线型分子
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（2）sp2杂化轨道：由1个s轨道和2个p轨道杂化得到 3个等同的sp2杂化轨道。每个轨道含有1/3 s和2/3 p的 成分，3个轨道处于同一平面，每个轨道间的夹角为 120º 。例如： BF3的形成 2p 2s 2 1 基态B价层电子排布： 2s 2p
1. s-p等性杂化 （1）sp杂化：1个s轨道和1个p轨道杂化得到两个等 同的sp杂化轨道。每个轨道含有0.5s和0.5p的成分，
两个轨道间的夹角为180º 。例如：BeCl2的形成
基态Be价层电子排布：2s2
2s
2p
在BeCl2分子形成中，Be原子轨道的杂化过程如下：
2s
2p
激发
2s
2p
激发态
第二章 分子结构 Molecular structure
新乡医学院化学教研室 范 秉 琳
E-mail: yaoxuejianyan@
Password: yaojian2015
物质的性质
分子的性质
分子的结构
化学键(chemical
bond)
分子中直接相邻的原子间强的相互作用 称为化学键。
2. 共价键的方向性：因为各原子轨道在空间分布方
向是固定的，为了满足轨道的最大程度重叠，原子 间形成的共价键，当然要具有方向性。
（三）共价键的类型
1.键: •成键轨道沿键轴方向头碰头重叠 •轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称 •是最大重叠，可旋转，稳定性高
大学无机化学第二章 分子结构
2. 分子的极性与键的极性的关系
1. 对于双原子分子，键的极性就是分子的极性。 2. 多原子分子中，化学键无极性，分子便没有极 性。例如P4、S8 、金刚石等。
3. 多原子分子中，化学键虽然有极性，但由于分子
的几何构型恰当，使化学键的极性抵消，导致分
子无极性。
4 . 多原子分子中，化学键有极性，分子的几何构
杂化轨道理论的要点
• 1. 能量相近的轨道才能杂化。 • 2. 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。 • 3. 杂化轨道的成键能力比原来轨道加强。 Reasons 1) 杂化轨道的电子云形状改变； 2) 杂化轨道方向改变。
杂化轨道类型 —— sp杂化
BeCl2分子：直线形 键角为：180 °
(二) 氢键的特点： F F
H
H 134° H
F
H
F
F
H 这是氢键的饱和性
F
H
F
H H
F
这是氢键的方向性
（三） 氢键的类型
（1）分子间氢键 ● 同种分子之间氢键。如H2O分子之间、HF分 子之间、NH3分子之间、H3BO3分子之间等。 ●不同种分子之间氢键。如H2O与NH3之间、 甲醇与水之间、乙醇与水之间等。 H O （2）分子内氢键 如HNO3分子内的氢键
二、现代价键理论
－
＋
x
二、现代价键理论
(三) 共价键的类型 σ 键（头碰头） • 按成键重叠方式： π 键（肩并肩）
普通共价键（双方）
• 按电子对来源： 配位共价键（单方）
二、现代价键理论
σ键：沿着键轴方向重叠--―头碰头” 重叠
将成键轨道沿着键轴旋转任意角度，图形及
符号均保持不变。
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第2章分子结构
1．请指出以下各卤化物分子构型，并以化学键理论予以说明：CCl4，PF5，SF6，PCl3。
答：CCl4—正四面体，PF5—三角双锥，SF6—正八面体，PCl3—三角锥体。
CCl4中中心碳原子采取sp3杂化轨道，与四个Cl原子形成四个σ键，成为正四
面体型的分子。
PF5中P原子采取sp3d杂化轨道与5个F原子形成5个σ，故其分子构型为三角
双锥。
SF6中中心S原子以sp3d2杂化轨道与6个F原子形成6个σ键，故其分子构型
为正八面体。
PCl3中P原子采取不等性sp3杂化轨道与三个氯原子形成三个σ键，另一个杂
化轨道尚有一对孤对电子，其分子构型为三角锥型。
2．根据杂化理论回答下列问题：
（1）下表中各种物质中心原子是否杂化轨道成键？为什么？以何种类型杂化
轨道成键？分子偶极矩是否为零？
（2）NH3、H2O的键角为什么比CH4小？CO2的键角为何是180°？乙烯为何
取120°的键角？
分子 CH4H2O NH3CO2C2H4
键角 109.5° 104.5° 107° 180° 120°
答：（1）上述各物质中心原子均是以杂化轨道成键，因杂化后，原子轨道能更好
地有效重叠，形成的分子更稳定。
各杂化类型见下表：
分子 CH4H2O NH3CO2C2H4
杂化类型 sp3sp3sp3sp Sp2
偶极矩 0 大于零大于零 0 0 （2）虽然CH4、H2O、NH3分子中，中心体均采取了sp3杂化，但在NH3和H2O
分子中的N原子和O原子上均有孤对电子，它们对成键电子的斥力较大，因而使
键角变小。
CO2分子中，C原子采取sp杂化，sp杂化轨道的形状特征就是直线型，故其键角为180°。
C2H4分子中，C原子采取了sp2杂化，而sp2杂化轨道的形状特
征就是平面三角形，故其键角为120°。
3．用VB法和MO法分别说明为什么H2能稳定存在而He2不能稳定存在？
答：VB法：H、He的价电子构型分别为1s1和1s2，两个H原子相遇时，自旋相反
的两个电子配对成键，形成稳定的H2分子。
而He原子上无成单电子，形不成共
价键，故不稳定。
MO 法：H 2的分子轨道为(σ1s )2(σ∗)s 10，键级为1，
He 2的分子轨道为：(σ1s )2(σ∗)s 12，键级为0，
H 2分子比He 2分子稳定，He 2由于键级为0，因之不能稳定存在。
4．今有下列双原子分子或离子：Li 2、Be 2、B 2、N 2、HF 、F 2、CO +
（1）写出它们的分子轨道式。
（2）计算它们的键级，判断其中哪个最稳定？哪个最不稳定？
（3）判断哪些分子或离子是顺磁性，哪些是反磁性？
答：（1）Li 2：σ1s 2σ2∗s 1σ2s
2 Be 2：σ1s 2σ∗2s 1σ2s 2σ∗2s
2 N 2：σ1s 2σ2∗s 1σ2s 2σ2∗s 2ππσ
22pz 22py 22px HF ：σ
2
2p F 2：σ1s 2σ2∗s 1σ2s 2σ2∗s 2σπππ222p 22py 22pz ∗py 2π∗2pz
2 CO +：σ1s 2σ∗2s 1σ2s 2σ∗2s
2πσπσ 22py 22px 22pz 12p （2）Li 2、Be 2、B 2、N 2、HF 、F 2、CO +键级分别为1，0，1，3，1，1，2.5。
N 2最稳定，Be 2最不稳定。
（3）Li 2、Be 2、N 2、HF 、F 2均为反磁性，而B 2、CO +为顺磁性。
5. 用分子轨道法讨论N 2、N 2+的稳定性和磁性.
N 2:〔KK(σ2s )2(σ*2s )2(π2p )4(σ2p )2〕
键级为3,无单电子,反磁性. N 2+:〔KK(σ2s )2(σ*2s )2(π2p )4(σ2p )1〕
键级为2.5,有单电子,顺磁性. ∴ N 2比N 2+键级高,所以稳定.。