大学化学 第七章 分子结构与晶体结构 PPT课件
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以“→”表示，方向是从提供电子对的原子指向 接受电子对的原子。
配位键形成条件（1）成键原子一方有孤对电子
（2）另一方有空轨道。
例：CO 的形成
σ
π
CO
2s2 2p2 2s2 2p4
2s 2p C
π
2s
2p
HBF4
O
HF BF3
很多无机化合物的分子或离子都有配位键。
NH
4
H
BF4
Cl 124o21'
111o18' C = O Cl
H 121o H
C = C 118o
H
H
: : :
N
H
H 107o18'
H
N
F
102o
F
F
P H H H 93o18'
键参数小结： 键的强度 键能(E)
分子的空间构型 键角( ) 键长(l)
N OF H 价电子构型 未成对电子数目 可形成V.B.数目 例子
原子形成分子时，原子轨道要同号重叠，且 在核间距一定的情况下达到最大重叠——方 向性
<3> 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)。
共价键的键型
例：N2
N: 2s22p3
N N
结论：
第七章 分子结构与晶体结构
(1) 离子键 1 (2) 共价键 2
3
4
(3) 分子间力
(4) 晶体结构
Lewis理论 价键理论 杂化轨道理论 配位化合物
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。
(1) 离子键
静电作用形成的化学键
特点：无方向性， 无饱和性。
1. Lewis理论
电子配对理论——共用电子对成键。
• 八隅体规则
• Lewis结构式 :Cl :
H—H
:
C l
C
C l
:
:Cl :
O = C= O
:N N:
违背八隅体规则的例子：BF3,PCl5,SF6等。
2. 价键理论
<1> 共价键的形成和本质 <2> 价键理论的基本要点
但是根据价键理论，由于C原子的电子层结构为： 1s22s22px12py1，只有2个未成对电子，所以它只能与2个H 原子形成2个共价键。如果考虑将C原子的1个2s电子激发 到2pz轨道上去，则有4个成单电子（1个2s电子和3个2p电 子），它可与4个 H原子的1s电子配对形成4个C-H键。但 由于C原子的2s电子和2p电子的能量是不同的，且3个p轨 道是相互垂直的，那么这4个C-H键应当不是等同的，这 与实验事实不符，这是价键理论解释不了的。
键
能
E/(kJ·mol-1)
436
346
602
835
159
946
Hale Waihona Puke Baidu414
464
由表数据可见，H－F， H－Cl， H－Br， H－I 键长依次递增，而键能 依次递减；单键、双键及叁键的键长 依次缩短，键能依次增大，但与单键 并非两倍、叁倍的关系。
键角: 分子中键 - 键 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。
键长 l/pm
92 127 141 161 141 199 228 267
键
能
E/(kJ·mol-1)
570
432
366
298
159
243
193
151
共价键
H－H C－C C －－C C －－－C N－N N －－－N C－H O－H
键长 l/pm
74 154 134 120 145 110 109 96
平
反
行
s
A
成键
不成键
• 价键理论继承了Lewis共用电子对的概念。 • 以量子力学为基础。 • 揭示了共价键的本质——原子轨道重叠， 原子核间电子概率密度大吸引原子核而成键。
<2> 价键理论基本要点
自旋不同的未成对电子可以配对形成稳定的 共价键——稳定性
一个电子与另一个电子配合后，就不能与别 的电子配对——饱和性
配位数( 大 ) ：邻接异号离子数 两元素的电负性之差越大，离子性越强。
ⅠA、ⅡA ~ ⅥA、ⅦA 元素间形成离子键。
(2) 共价键
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)
Linus Pauling(1901-1994)
价键理论比较简明地阐明了共价键的形成过程和 本质，并成功地解释了共价键的方向性和饱和性等特 点，但在解释分子的空间构型方向却遇到了一些困难。
实验测定结果表明:
CH4分子是正四面体 构型，C位于四面体的中 心，4个H原子占据四面体 的 4个顶点。分子 中形成 了4个稳定的C-H键，键角 ∠HCH=109028’，4个键的 强度相同，键能均为 411kJ·mol-1。
H2O(g) H(g) OH(g) D(H OH) 499kJ mol1 HO(g) H(g) O(g) D(O H) 429kJ mol1
键长: 分子中两键合原子核间的平均距离。 例如，H2分子，l = 74pm。
共价键
H－F H－Cl H－Br H－I F－F Cl－Cl Br－Br I－I
F
HNH
FBF
H
H
O
F
O
S
H
O
O
<4> 键参数
键能：在双原子分子中，于100kPa下将气态 分子断裂成气态原子所需要的能量。
D(H—Cl)=432kJ·mol-1, D(Cl—Cl)=243kJ·mol-1 在多原子分子中，断裂气态分子中的某
一个键，形成两个“碎片”时所需要的能量 叫做此键的解离能。
◆σ键比π键稳定
◆双键中有其中一个是σ键，另一个是 π键；
三键中一个是σ键，两个是π键； 单键则都是σ键。
3. 配位键
共价键中共用的两个电子通常由两个原子分别提 供，但也可以由一个原子单独提供一对电子，由两个 原子共用。
凡共用的一对电子由一个原子单独提供的共价键 叫做配位共价键，简称为配位键（coordination bond ）。
与共价键的特点 <3> 共价键的键型 <4> 键参数
1 共价键的形成和本质
Heitler和London用量子力学处理H2分子 的形成过程，得到 E—R关系曲线。
Es
EA
s
A
E(kJ/mol)
☺ 推斥态
基态
理论计算 实验测得
74.3
r(pm)
共价键本质：原子轨道的重叠。
s
A
自
自
旋
旋
相
配位键形成条件（1）成键原子一方有孤对电子
（2）另一方有空轨道。
例：CO 的形成
σ
π
CO
2s2 2p2 2s2 2p4
2s 2p C
π
2s
2p
HBF4
O
HF BF3
很多无机化合物的分子或离子都有配位键。
NH
4
H
BF4
Cl 124o21'
111o18' C = O Cl
H 121o H
C = C 118o
H
H
: : :
N
H
H 107o18'
H
N
F
102o
F
F
P H H H 93o18'
键参数小结： 键的强度 键能(E)
分子的空间构型 键角( ) 键长(l)
N OF H 价电子构型 未成对电子数目 可形成V.B.数目 例子
原子形成分子时，原子轨道要同号重叠，且 在核间距一定的情况下达到最大重叠——方 向性
<3> 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)。
共价键的键型
例：N2
N: 2s22p3
N N
结论：
第七章 分子结构与晶体结构
(1) 离子键 1 (2) 共价键 2
3
4
(3) 分子间力
(4) 晶体结构
Lewis理论 价键理论 杂化轨道理论 配位化合物
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。
(1) 离子键
静电作用形成的化学键
特点：无方向性， 无饱和性。
1. Lewis理论
电子配对理论——共用电子对成键。
• 八隅体规则
• Lewis结构式 :Cl :
H—H
:
C l
C
C l
:
:Cl :
O = C= O
:N N:
违背八隅体规则的例子：BF3,PCl5,SF6等。
2. 价键理论
<1> 共价键的形成和本质 <2> 价键理论的基本要点
但是根据价键理论，由于C原子的电子层结构为： 1s22s22px12py1，只有2个未成对电子，所以它只能与2个H 原子形成2个共价键。如果考虑将C原子的1个2s电子激发 到2pz轨道上去，则有4个成单电子（1个2s电子和3个2p电 子），它可与4个 H原子的1s电子配对形成4个C-H键。但 由于C原子的2s电子和2p电子的能量是不同的，且3个p轨 道是相互垂直的，那么这4个C-H键应当不是等同的，这 与实验事实不符，这是价键理论解释不了的。
键
能
E/(kJ·mol-1)
436
346
602
835
159
946
Hale Waihona Puke Baidu414
464
由表数据可见，H－F， H－Cl， H－Br， H－I 键长依次递增，而键能 依次递减；单键、双键及叁键的键长 依次缩短，键能依次增大，但与单键 并非两倍、叁倍的关系。
键角: 分子中键 - 键 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。
键长 l/pm
92 127 141 161 141 199 228 267
键
能
E/(kJ·mol-1)
570
432
366
298
159
243
193
151
共价键
H－H C－C C －－C C －－－C N－N N －－－N C－H O－H
键长 l/pm
74 154 134 120 145 110 109 96
平
反
行
s
A
成键
不成键
• 价键理论继承了Lewis共用电子对的概念。 • 以量子力学为基础。 • 揭示了共价键的本质——原子轨道重叠， 原子核间电子概率密度大吸引原子核而成键。
<2> 价键理论基本要点
自旋不同的未成对电子可以配对形成稳定的 共价键——稳定性
一个电子与另一个电子配合后，就不能与别 的电子配对——饱和性
配位数( 大 ) ：邻接异号离子数 两元素的电负性之差越大，离子性越强。
ⅠA、ⅡA ~ ⅥA、ⅦA 元素间形成离子键。
(2) 共价键
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)
Linus Pauling(1901-1994)
价键理论比较简明地阐明了共价键的形成过程和 本质，并成功地解释了共价键的方向性和饱和性等特 点，但在解释分子的空间构型方向却遇到了一些困难。
实验测定结果表明:
CH4分子是正四面体 构型，C位于四面体的中 心，4个H原子占据四面体 的 4个顶点。分子 中形成 了4个稳定的C-H键，键角 ∠HCH=109028’，4个键的 强度相同，键能均为 411kJ·mol-1。
H2O(g) H(g) OH(g) D(H OH) 499kJ mol1 HO(g) H(g) O(g) D(O H) 429kJ mol1
键长: 分子中两键合原子核间的平均距离。 例如，H2分子，l = 74pm。
共价键
H－F H－Cl H－Br H－I F－F Cl－Cl Br－Br I－I
F
HNH
FBF
H
H
O
F
O
S
H
O
O
<4> 键参数
键能：在双原子分子中，于100kPa下将气态 分子断裂成气态原子所需要的能量。
D(H—Cl)=432kJ·mol-1, D(Cl—Cl)=243kJ·mol-1 在多原子分子中，断裂气态分子中的某
一个键，形成两个“碎片”时所需要的能量 叫做此键的解离能。
◆σ键比π键稳定
◆双键中有其中一个是σ键，另一个是 π键；
三键中一个是σ键，两个是π键； 单键则都是σ键。
3. 配位键
共价键中共用的两个电子通常由两个原子分别提 供，但也可以由一个原子单独提供一对电子，由两个 原子共用。
凡共用的一对电子由一个原子单独提供的共价键 叫做配位共价键，简称为配位键（coordination bond ）。
与共价键的特点 <3> 共价键的键型 <4> 键参数
1 共价键的形成和本质
Heitler和London用量子力学处理H2分子 的形成过程，得到 E—R关系曲线。
Es
EA
s
A
E(kJ/mol)
☺ 推斥态
基态
理论计算 实验测得
74.3
r(pm)
共价键本质：原子轨道的重叠。
s
A
自
自
旋
旋
相