第二章：分子结构分析
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
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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。
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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。
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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
第二章 分子结构(2013)B
即位于八面体顶点的六对电子，五对成键，一对未成键，所
以IF5的空间构型为四棱锥或四方锥。 I采取sp3d2不等性杂化
37
例5 试分析判断XeF4的空间构型。
解：中心原子Xe的LP＝(8－4×1)/2＝2，BP＝4，VP＝6，所
以Xe采取sp3d2 不等性杂化。其空间构型可能为：
只考虑最小夹角90º 时各电子对的机会。 LP－LP LP－BP BP－BP (a) 0 8 4 (b) 1 6 5
31
(4) 试分析判断NO2+的空间构型 中心原子N： LP＝(5－2×2－1)/2＝0 BP＝2 VP＝2 + 0=2
NH4+为直线形。
(5) 分析判断SO2分子的几何构型 中心原子S： LP＝(6－2×2)/2＝1 SO2为V型。 (6) 试判断NO2分子的几何构型 BP＝2 VP＝2 + 1=3
6
2. 价键理论的基本要点 (1) 自旋方向相反的两个单电子相互靠近时，原子轨道发生重 叠，形成稳定的共价键； 原子轨道不能重叠，不能形成稳定的共价键(不形成共价键)。也 称为电子配对法
自旋方向相同的两个单电子靠近时，由于电子间的斥力，
(2) 成键电子的原子轨道，尽可能地进行最大重叠，重叠程 度越大，形成的共价键就越牢固－最大重叠原理。
8
三、 共价键的类型
(1)σ键：原子轨道按“头碰头”方式重叠形成的共价键。
“头碰头”方式重叠是原子轨道沿着对称轴方向进行的重叠。
重叠部分集中在两核之间，对称于键轴且通过键轴，对 键轴具有圆柱型对称性。重叠部分绕x轴无论旋转任何角度， 形状和符号不变。 9
(2)π键：原子轨道以“肩并肩”方式重叠形成的共价键。 原子轨道对称轴互相平行，重叠所形成的共价键，称为π键
第二章分子结构
1. 1916年路易斯（ G. N. Lewis ）提出了共价学说，建立 了经典的共价键理论。G. N. Lewis 在假定化学键所涉
及的每一对电子处于两个相邻原子之间为其共享，用
A—B表示。双键和叁键相应于两对或三对共享电子。分 子的稳定性是因为共享电子对服从“八隅律”(octet rule)。之后，共价键理论发展很快。经典的共价键理论 能够简洁地表达单质或化合物的成键状况。但它也很难
价键理论的局限性
价键理论能较好地说明一些双原子分子价 键的形成 不能很好地说明多原子分子的价键形成和 几何构型 如 CH4 实际测定→ ′ 按价键理论 激发 C 2p 2p
2s 2s
应形成四个C－H 键不 完全相同。与实际不符
正四面体形
（四） 杂化轨道理论
杂化轨道的概念
所以它只能与两个氢原子形成两个共价单键。若考虑将碳 原子的 1 个 2s 电子激发到 2p 轨道上，碳原子激发态的电
解释为什么共用一对或数对电子就可促使两个或多个原
子结合起来？也不能说明共价键的本质究竟是什么？
2. 1927年海特勒（Heitler）和伦敦（London）用量子力学的成就 处理H2分子结构获得成功, 阐明了共价键 的本质。 3. 1931年鲍林（Pauling）和斯莱特（Slater）提出了现代价键理 论(Valence bond theory)（简称VB法）和杂化轨道理论(hybrid orbital theory)(定域共价键)。现代价键理论是从海特勒—伦敦 处理氢分子结构的结果推广得来的，能较好说明共价键的形成 过程，解释了许多实验事实，但该理论也有局限性。如解释甲 烷(CH4)的分子空间构型时就遇到了困难。甲烷是正四面体结构 ,4个C—H键长均为109.1pm时，键角均为109º28’。如果按照 价键理论，碳原子只有2个未成对电子。只能与2个H原子形成 CH2分子，且键角应该是90º，这与实验事实是不符合的。在 BCl3，HgCl2分子中也有类似情况。 为了解释这些事实，鲍林 和斯莱特又提出了杂化轨道理论，轨道杂化理论是在价键理论 的基础上发展起来的，杂化轨道成功地解释了共价分子的空间 构型。
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
2分子结构
规定：
(1) 作为配体，卤素原子和H 原子提供1个电子， 氧族元素的原子不提供电子； (2) 作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计 算，氧族元素的原子按提供6个电子计算； (3) 对于复杂离子，计算价层电子对数时，加 上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数；
(4) 计算电子对数时，若剩余1个电子，亦当作 1对电子处理。
1、根据已有结构信息，原子间先单键相连；
2、计算所有原子单独满足稳定结构所需的电 子数； 3、计算总价电子数（考虑离子电荷） 4、根据2、3计算差值，算出所需成键数目 5、排列组合 6、判断稳定结构
例1. OCNO——C——N
1、价电子总数：6+4+5+1=16
2、所需电子总数：3x8=24
3、所需共价键数：（24-16)/2=4
O3、NO2 、SO2
(4)SO42-、PO43• 具有相同的重原子数； • 价电子总数32； • 具有相同的结构——正四 面体
(5)PO33-、SO32- 、ClO3• 具有相同的重原子数； • 价电子总数26； • 具有相同的结构——三角 锥型分子
四、价键理论2——杂化轨道理论
杂化轨道的理论提出是为了解决分子或者离
• PCl5 是一种白色固体，加热到 160℃ 不经过液态阶段就变成蒸气，测得 180℃下的蒸气密度（折合成标准状 况）为9.3 g/L，极性为零，P-Cl键 长为 204 pm 和 211 pm 两种。继续加 热到250℃时测得压力为计算值的两 倍。 PCl5 在加压下于 148℃液化，形 成一种能导电的熔体，测得 P-Cl 的 键长为198 pm和206 pm两种。（P、 Cl相对原子质量为31.0、35.5）
⑵选出电子对之间的最小夹角，分析对比图中 的各种排斥作用的种类和数目；
分子结构
饱和性 一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋 相反的电子配对成键 ，这便是共价键的“饱和 性”。而每个原子的未成对电子数是一定的，所 以形成共用电子对的数目也就一定。 例如，H原子的未成对电子和另一H原子的电 子配对后形成H2 分子，H2 不能再与第三个原子配 对了，所以不可能有H3分子。N原子有三个未成对 电子，则只能形成叁键结合成分子。Be原子中没 有未成对电子学，则不能形成Be2。所以按照价键 理论，未成对的电子数，就是原子的化合价，它 应等于形成共价键的数目。
五、离子的极化 一离子使另一离子的正、负电荷重心发生 相对位移的作用叫离子的极化。 影响因素：半径、电荷、电子构型 可影响：溶解度、熔点、颜色
第二节 共价键论
1916年美国化学家路易斯(G N Lewis，1875~1946)提 出了共价学说，建立了经典的共价键理论。原子间 可共用一对或几对电子，以形成稳定的分子。这是 早期的共价键理论 。
二、 杂化轨道理论
根据价键理论，共价键是成键原子通过电子配对 形成的。例如H2O分子的空间构型，根据价键 理论两个H―O键的夹角应该是90°,但实测结 果是104.5°。
1） 杂化轨道理论要点
* 在原子间相互作用形成分子的过程中，同一原子中
能量相近的不同类型的原子轨道(即波函数)可以相 互叠加，重新组成同等数目、能量完全相等且成键 能力更强的新的原子轨道，这些新的原子轨道称为 杂化轨道(hybrid orbital)。杂化轨道的形成过程 称为杂化(hybridization)。 *定义——同一原子中能量相近的原子轨道组合成新 的轨道的过程。
三个sp2杂化轨道
（3）sp3杂化
sp3 杂化是由一个 ns原子轨道和三个 np原子轨 道参与杂化的过程。CH4 中碳原子的杂化就 属此种杂化。 碳原子：2s22p2，碳原子也经历激发、杂化过 程，形成了4个sp3杂化轨道：每一个sp3杂化 轨道都含有1/4的s成分和3/4的p成分，轨道 之间的夹角为109.5°。
2分子结构与性质知识点
第二章分子结构与性质第一节共价键【知识点梳理】1．化学键（1）概念：相邻的原子间强烈的相互作用叫做化学键。
注意：①必须是相邻的原子间。
②必须是强烈的相互作用，所谓“强烈的”是指原子间存在电子的转移，即形成共用电子对或得失电子。
（2）化学键只存在与分子内部或晶体中的相邻原子间及阴、阳离子间，对由共价键形成的分子来说就是分子内的相邻的两个或多个原子间的相互作用，对由离子形成的物质来说，就是阴、阳离子间的静电作用，这些作用是物质能够稳定存在的根本原因。
（3）化学键类型包括离子键、共价键和金属键。
2．共价键（1）概念：原子之间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。
（2）成键粒子：原子。
成键元素电负性差别较小。
（3）成键性质：共用电子对对两原子的电性作用。
（4）成键条件：同种非金属原子或不同种非金属原子之间，且成键的原子最外层电子不一定达饱和状态。
（5）共价键的本质（成键原因）：①成键原子相互靠近，自旋方向相反的两个电子形成共用电子对（发生电子云重叠），且各原子最外层电子数目一般能达到饱和（通常为8电子稳定结构），由不稳定变稳定；②原子通过共用电子对形成共价键后，体系总能量降低。
（6）共价键类型包括σ键和π键。
（7）共价键的特征：共价键具有饱和性和方向性。
①共价键的饱和性：a．按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子成键，这就是共价键的“饱和性”。
H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。
b．共价键的饱和决定了共价化合物的分子组成。
②共价键的方向性：a．共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，而且原子轨道重叠越多，电子在两核出现概率越多，形成的共价键越牢固。
电子所在的原子轨道都是有一定形状，所以要取得最大重叠，共价键必然有方向性。
b．同分子（如HX）中成键原子电子云（原子轨道）重叠程度越大，形成的共价键越牢固，分子结构越稳定。
第二章分子结构
第⼆章分⼦结构第⼆章分⼦结构教学要求1、认识化学键的本质；2、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；3、初步认识分⼦轨道理论；4、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。
教学重点共价键的形成和本质；现代价键理论，价层电⼦对互斥模型和杂化轨道理论，同核双原⼦分⼦的分⼦轨道构成与意义；分⼦间的作⽤⼒和氢键。
教学难点价层电⼦对互斥理论，分⼦轨道理论。
教学时数9学时教学内容2.1 经典的Lewis学说2.2 价键理论2.3杂化轨道理论2.4分⼦轨道理论2.5价层电⼦对互斥理论2.6共价分⼦的性质2.7分⼦间⼒和氢键教学⽅法与媒体讲解，ppt展⽰。
引⾔通过上⼀章的学习，我们知道只有研究物质的微观结构，才能从本质上更深⼊的理解物质的性质及其变化规律。
本章内容是在原⼦结构的基础上，围绕以共价键结合的分⼦讨论有关共价键的各种理论模型以及分⼦的各种性质。
化学键：通常把分⼦或晶体中相邻原⼦之间（或离⼦）强烈的相互作⽤。
化学键有共价键、离⼦键、⾦属键。
分⼦结构通常包括：分⼦中原⼦的化学键，分⼦的空间构型，分⼦的结构与物质的物理性质、化学性质。
2.1 Lewis理论（路易斯1916年）1、电⼦配对理论---共⽤电⼦对成键。
1916年，美国的Lewis提出共价键理论，认为分⼦中的原⼦都有形成稀有⽓体电⼦结构的趋势，求得本⾝的稳定。
⽽达到这种结构，并⾮通过电⼦转移形成离⼦键来完成，分⼦中原⼦之间通过共享电⼦对⽽使每⼀个原⼦都具有稀有⽓体的稳定的电⼦结构，也称为⼋隅律规则。
路易斯结构式：把⽤短棍表⽰共价键，同时⽤⼩⿊点表⽰⾮键合的“孤对电⼦”的结构式叫做路易斯结构式。
2、Lewis学说成绩：⑴解释了⼀些简单的⾮⾦属单质和化合物分⼦的形成过程；⑵指出了共价键与离⼦键的差异。
3、Lewis学说的局限性：⑴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？⑵⼋偶体规则，例外很多。
分子结构与性质全解
2)把分子中中心原子的价电子层视为一个球面。 因而价电子层中的电子对按能量最低原理排布 在球面，从而决定分子的空间构型。
两种排布方式。
F
F FS
F
F
S F
F
F
a
b
三．杂化轨道理论
1931年鲍林提出杂化轨道理论，满意地解 释了许多多原子分子的空间构型。
杂化轨道理论认为：
①形成分子时，由于原子间的相互作用，使 同一原子中能量相近的不同类型原子轨道， 例如ns轨道与np轨道，发生混合，重新组合 为一组新轨道．称为杂化轨道。如一个2s轨 道与三个2p轨道混合，可组合成四个sp3杂 化轨道；一个2s轨道与二个2p轨道混合，可 得三个sp2杂化轨道；一个2s轨道与一个2p 轨道混合，可得二个sp杂化轨道。
H
H
H
H
成原 够共
稳子 电 定子
通过价 键 的 现 代 物为什
的云 共形 质么
分的 用成 结原
σ键的特征：以形成化学键的两原子 子重 电是 构子
核两的个连线H原做为子轴共旋用转一操对作共，用共的价键电电子 ？叠 子由 理之
对子是云的不图是形只不存变在,称与为两轴核对间称? 。
对于 论间
形成 键 认 为能
成键判断 规律
σ键
π键
沿轴方向“头碰头” 平行或“肩并肩”
轴对称
σ键强度大, 不容易断裂
镜像对称
π键强度较小, 容易断裂
共价单键是σ键,共价双键中一个是σ 键,另一个是π键,共价三键中一个是σ 键,另两个为π键
2分子结构
·
·
现代价键理论是建立在量子力学基础上, 具体讨论如后:
1. 量子力学处理H2分子的结果
当两个氢原子从远处彼此接近时，将出现两种情 况：如果两个氢原子的两个1s电子,自旋方向相反,在 达到平衡距离R0以前，随着R的减小,电子运动的空间 轨道发生重叠,电子在两核 间出现的机会较多,即两核
间的电子云密度较大，削
路易斯结构式的局限性：
1. 对作为中心原子的第3周期及其以下周期的元素而言, 价 层电子数可以大于 8。例如，PCl5 和 SF6 中的中心原 子价层电子数分别为 10 和 12 。 2. 对于氧分子的结构，第一种表示虽然符合路易斯结构式， 但它不能表达氧分子显示的磁性，后两种表示方法对.
O O
正
z=成键电子对数(n) + 孤对电子对数(m)
例： z( SO 2) = 4+(6-2³4+2)/2=4 4
确定电子对的空间构型—VSEPR理想模型： z=2 直线形
z=3
z=4
平面三角形
正四面体
z=5
z=6
三角双锥
正八面体
根据中心原子的孤对电子对数m ，推断分子的 空间构型。
① m=0: 分子的空间构型即电子对的空间构型
o
o
Cl
H
H
②中心原子和配位原子的电负性大小也影响键角。
:
:
:
N H
107 o18'
N H F
102 o
P F HH H
93o18'
H
F
中心原子电负性大者，键角较大；配位原子 电负性大者，键角较小。
※ w w＞ w s ＞ s- s（配位原子电负性） ※ 处于中心原子的全充满价层里的键合电子 之间的斥力大于处在中心原子的未充满价 层里键合电子之间的斥力。
聚合物材料的结构与性能分析
聚合物材料的结构与性能分析第一章：引言聚合物材料是一类重要的工程材料，其广泛应用于化工、电子、医药等领域。
聚合物材料的性能很大程度上取决于其结构，因此对聚合物材料的结构与性能进行分析至关重要。
本文将从聚合物材料的分子结构、晶体结构以及热力学性质等方面进行分析。
第二章：聚合物材料的分子结构分析聚合物材料的分子结构主要由聚合物链的构型和分子间键的排布方式决定。
聚合物链可以以直链、支链、环状等形式存在，而分子间键的排布方式可以是规则的也可以是不规则的。
这些结构特征对聚合物材料的物理性质和加工性能具有重要影响。
第三章：聚合物材料的晶体结构分析聚合物材料可能具有结晶性，在结晶态下其分子排列有序，形成晶体结构。
晶体结构的分析可以通过X射线衍射、扫描电子显微镜等技术进行。
晶体结构的特征包括结晶度、结晶形态、结晶尺寸等，这些特征对聚合物材料的力学性能和耐热性能有着显著影响。
第四章：聚合物材料的热力学性质分析聚合物材料的热力学性质是指在一定温度范围内，聚合物材料的热稳定性、热膨胀性、热导率等性质。
热稳定性是指聚合物材料在高温下的稳定性能，热膨胀性是指材料由于温度变化而引起的尺寸变化，热导率是指材料传导热量的能力。
这些热力学性质的分析有助于评估聚合物材料在高温条件下的性能表现。
第五章：聚合物材料的力学性能分析聚合物材料的力学性能是指材料在外力作用下的强度、刚度和延展性等性质。
力学性能可以通过拉伸、弯曲、压缩等实验来测量，其中拉伸强度和断裂伸长率是常用的指标。
力学性能的分析有助于评估聚合物材料在实际工程中的可靠性和耐久性。
第六章：聚合物材料的电学性能分析聚合物材料在电子领域有着重要应用，其电学性能的分析对于电子元件的设计和优化至关重要。
电学性能包括导电性、介电性和电阻率等指标。
导电性可以通过测量材料的电导率来评估，介电性可以通过测量材料的介电常数和介质损耗因子来评估，而电阻率是指材料单位体积内的电阻值。
第七章：聚合物材料的化学稳定性分析聚合物材料常常需要在恶劣的环境条件下工作，因此其化学稳定性是必须考虑的一个因素。
第二章分子结构(精)
第二章分子结构2-3 σ键可由s-s、s-p和p-p原子轨道“头碰头”重叠构建而成，试讨论LiH(气态分子)、HCl、Cl2分子里的σ键分别属于哪一种？答：对LiH分子：Li的电子排布1s22s1；H的电子排布1s1∴形成LiH分子时，Li的2s1电子与H的1s1电子配对成键；或Li的2s轨道电子云与H的1s轨道电子云“头碰头”地重叠形成σ键，所以该σ键称为s-s型σ键。
2s1sLi HLi-Hs-s型σ键表示由两个s轨道电子云重叠形成的σ键。
类似分析，HCl分子中，H 1s1；Cl 1s22s22p63s23p5形成共价键时，H的1s电子云与Cl的3p轨道电子云“头碰头”重叠，即s-p型σ键。
1sH3pCl H-Cl而Cl2分子中，Cl 1s22s22p63s23p5Cl 与Cl形成共价键时，2个3p轨道“头碰头”地重叠，即p-p型σ键。
3pCl3pClCl-Cl2-5 用VSEPR模型讨论CO2、H2O、NH3、CO32-、PO33-、PO3-、PO43-的分子模型，画出它们的立体结构，用短横代表分子的σ键骨架，标明分子构型的几何图形名称。
答：①CO2分子：为AX2E m型m=（C的族价-O的化合价·O的个数）·1/2=（4-2×2）=0∴应为AX2型（∵m=0,∴无E m项），即AY2型根据VSEPR理论：AY2型应为直线分子∴CO2分子为直线型，O=C=O②H 2O 分子：为AX 2E m 型，其m 为m=（O 的族价-H 的化合价·H 的个数）·1/2=（6-1×2）=2 （即二个孤对） ∴ 应为AX 2E 2型，即AY 4型根据VSEPR 理论：AY 4型应为正四面体不考虑孤对，实际的分子应为弯型（角型）③NH 3分子：为AX 3E m 型m=（N 的族价-H 的化合价·H 的个数）·1/2=（5-1×3）=1（即一个孤对） ∴ 应为AX 3E 1型，即AY 4型根据VSEPR 理论：AY 4型应为正四面体H H不考虑孤对，实际分子的几何图形应为三角锥型④CO 32-分子：为AX 3E m 型，m=（C 的族价-O 的化合价·O 的个数+离子的电荷）·1/2=（4-2×3+2）=0 （即没有孤对） ∴ 应为AX 3E 0型，即AY 3型根据VSEPR 理论：AY 3型应为平面三角形分子 ∴CO 32-分子的几何图形为平面三角形COOO120°120°2-⑤PO 33-：AX 3E mm=（P 的族价-O 的化合价·O 的个数+离子的电荷）·1/2=（5-2×3+3）=1 （即一对孤对） ∴ 应为AX 3E 1型，即AY 4型根据VSEPR 理论：AY 3型应为四面体OO 3-若不考虑孤对，PO 33-分子的实际几何图形为三角锥形⑥PO 3- ：AX 3E mm=（P 的族价-O 的化合价·O 的个数+离子的电荷）·1/2=（5-2×3+1）=0 （即没有孤对） ∴ 应为AX 3E 0型，即AY 3型根据VSEPR 理论：AY 3型应为平面三角形分子 ∴PO 3-分子的几何图形为平面三角形POOO120°120°-⑦PO 43- ：AX 3E mm=（P 的族价-O 的化合价·O 的个数+离子的电荷）·1/2=（5-2×4+3）=0 （即没有孤对）∴ 应为AX 3E 0型，即AY 4型根据VSEPR 理论：AY 3型应为四面体型离子OO3-2-9 借助VSEPR 模型、杂化轨道模型、π键与σ键、大π键以及等电子体等概念，讨论OF 2、ClF 3、SOCl 2、XeF 2、SF 6、PCl 5的分子结构。
第二章 分子结构
共享电子对
·● ·
●
非金属元素通过和其它元素共用一对电 子形成共价键结合在一起。
H ＋ Cl
H Cl 路易斯结构式
Lewis学说的局限性: 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。
F
B
F
F
平面三角形结构的BF3分子
3.sp3杂化
CH4的空间构 型为正四面体。
C：2s22p2
2p
2s
键角为：109.5°
45
2s
2p 激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
CH4形成 时的sp3杂化。
46
四个sp3杂化轨道
47
二、杂化轨道理论
（三）等性与不等性杂化 （1）等性杂化：所有的杂化轨道都是等同的。 （2）不等性杂化：
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。
成键原理:
① 电子配对原理 ② 原子轨道最大重叠原理
一、价键理论(Valence Bond Theory, VB)
① 电子配对原理：原子上如果有自旋相反的成单
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。
分子结构
∠l-O-l>∠l-O-H>∠H-O-H
所以水分子的立体结构应为 VSEPR 理想模型的 畸变型，其中的∠H-O-H小于109.5。为104.5
例:用VESPR模型预测SO2Cl2分子的立体构型。 解： SO2Cl2 分子属 AX4E0=AY4,VSEPR 理想模型为 正四面体，因 S=O 键是双键， S—Cl 键是单键，据顺 序(ii)(ii. t-t>t-d>d-d>d-s>s-s),分子立体模型应为: ∠O-S-O>10928' ∠Cl-S-Cl<∠O-S-Cl<10928' 所以SO2Cl2分子的立体结构为正四面体畸变型，即 四面体型。 例 : 实测值 : 在 SO2F2 里 ,∠F-S-F 为 98, 而在 SO2Cl2 里,∠Cl-S-Cl为102,为什么后者角度较大？ 解：这种差别可以用顺序(iii)(iii.cw-cw>cw-cs>cscs)来解释。
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。
最近，我国化学家钱逸泰在高压、7C和Fe-Co-Mn催化作用下实施 CCl4+4Na→C+4NaCl的反应，结果发现产物中存在金刚石。这个实验是 从sp3杂化概念出发设计的，其成功说明从简单概念出发也能指导化学实践。
H C H H
H H
H=
N H H H
分子结构
(CH3)3C (CH3)3C
N= O
(2) 缺电子分子
在第ⅢA 族元素的化合物中, 如BF3 分子中B原子只有3个
价电子, 比相应的价层轨道数少, 是缺电子原子, 形成的共价化
合物是缺电子分子。
‥ ： F： ‥ ‥ ： F—B—F： ‥ ‥
形式电荷 都为零
还有另外 两种共振 ‥ 结构 ： F： ‥ ‥ ： F═B—F ： ‥
(1) 参与成键的两原子要有自旋方向相反的单电子。 (2) 它们的原子轨道（波函数）同号—对称性匹配, 才 可以有效重叠，电子配对, 形成共价键。 (3) 电子所在的原子轨道能量相近—能量近似原则。 (4) 成键电子的原子轨道重叠愈多,系统能量愈低,形 成的共价键愈稳定。因此,共价键尽可能地沿着原子轨 道最大重叠方向形成 —最大重叠原理。
16
[例4] 用VSEPR理论推断PO43-离子的空间构型
解： VPN = ( 5+3) / 2 = 4 故P原子釆用sp3杂化轨道成键
3O P O O O
PO43- 离子的空间构型为正四面体形。 价层电子对空间构型为正四面体。
4.3 影响分子空间构型的因素
(1) 孤对电子 由于孤对电子排斥力大, 影响键角或分子的对称性。
4 价层电子对互斥理论
4.1 价层电子对互斥理论要点
(1) 分子的几何构型基本上决定于中心原子的价电子对数
(成键电子对bp与孤对电子lp)，由于价电子对的排斥作用，这些 电子对的位置将尽可能分离得远一些，分子的几何构型总是釆 取价电子对相互排斥作用最小的那种结构。.
（2）价电子对排斥作用的大小，首先取决于价子对间的
VPN =
NH :
4
5 4 1 4 VPN = 2
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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一、价键理论（电子配对理论）VB法
3、共价键的特征： a、饱和性 基态原子的未成对电子数是一定的,因此它能形成的共价键数也是一定的。
例如：N : 1S22S22P3
3p
N: 1s
2s 2Px 2Py 2Pz
3个单电子
NH3分子的成键过程
一、价键理论（电子配对理论）VB法
3、共价键的特征： b、方向性
形成的化学键。 c、特点：没有方向性，没有饱和性。
因为离子键的本性是静电作用
离子晶体模型
一、离子键的形成与特点 离子晶体
（a）NaCl型晶体
（b）立方ZnS型
（c）CsCl 型晶体
离子晶体模型
二、离子的电荷、半径、电子构型
1、离子的电荷：相应原子失去或获得的电子数 它对离子间作用有重要影响,电荷越高,对异性离子吸引越大,熔点越高。
能 量
Ea
Es
0
+ H
H
Ψ1
Ψ2
↑↑
↑↓
D
（Ⅰ）排斥态
（Ⅱ） 基态
R0
核间距R
氢分子的两种状态
一、价键理论（电子配对理论）VB法
↑↑
H2分子的整体电子云图
↑
↑
有节面
电子云密度增大
原子轨道发生有效重叠，电子在两核间出现的机会较多，即电子云 密度增大，此电子云加强了电子云对两核的吸引力---电荷桥。
共价键的定义
3、电子构型：原子形成离子时，失去或获得电子以后所形成的稳定的电子组态。
电子组态类型 2电子型组态 8电子型组态 1 8电子型组态 1 8+2电子型组态 不规则组态
电子构型
s2 s2p6 s2p6d10 s2p6d10s2 s2p6dx
实例
Li+、Be2+ Na+、 K+ Zn2+、Ag+ Pb2+、Bi3+ Fe2+、Co3+
F
K
Q1 Q2 r2
离子晶体
KF
熔点（℃）
857
NaCl 800
CaO 2590
MgO 2800
二、离子的电荷、半径、电子构型
2、离子的半径：指形成稳定离子键时所表现的有效半径。
1）同一周期阳离子半径随正价增加而减少，例如：Na+ > Mg2+ > Al3+。 2) 同一主族元素离子半径从上到下递增，
4、共价键的类型: σ键 σ键:能形成σ共价键的原子轨道是：s~s 、s~px、px~px
特点：σ键成键方式是“沿键走，头碰头”的方式发生轨道重叠， 因此σ键比较稳定。
一、价键理论（电子配对理论）VB法
4、共价键的类型:π 键 π键:能形成π共价键的原子轨道是： py~py、 pz~pz
5) 阳离子半径较小约10~170pm；阴离子半径较大,约130~260pm。 6) 鑭系、锕系收缩：相同正价的镧系和锕系阳离子半径随原子序数增加而减少。
离子半径的大小对物质的熔点的影响:
离子晶体 离子半径 熔点（℃）
NaF 95 1265
KF 133 1130
RbF 148 1038
二、离子的电荷、半径、电子构型
[ Na ]+
Na:1s22s22p63s1
[ Na ]+
离子键
科塞尔(Kossel)
[ Cl ]-
Cl:1s22s22p63s23p5
[ Cl ]-
一、离子键的形成与特点
离子键的形成、条件与特点
a、条件：两原子的电负性的差值：ΔXP>1.7。 b、形成：电负性相差较大的原子间发生电子的转移，正、负离子通过静电作用而
这种由自旋方向相反的单电子配对,原子轨道 发生空间上的最大可能的重叠, 从而增强两核间的 电子云的密度,有效地加强了核中心对两核间的电 子云吸引，所形成的化学键,称为共价键。
一、价键理论（电子配对理论）VB法
2、稳定共价键的形成条件： 1）电子配对原则: 自旋方向相反的单电子相互接近时，才可形成稳定 的共价键。 2） 最大重叠原则: 成键电子的原子轨道重叠越多，两核 之间电子的 几率密度越大，形成得共价键越牢固。
除了s原子轨道外，其余的p、 d、f原子轨道在空间都有一定的 取向，而形成共价键要尽量达到 原子轨道的最大的重叠，因此， 这些轨道只有沿着一定的方向才 能发生最大程度的重叠。
本质原因是：原子轨道具有方向性
s s
s
s轨道与p轨道的三种重叠示意图
Z X
Z X
Z X
原子轨道的方向性
一、价键理论（电子配对理论）VB法
研究分子结构的主要内容是研究原子是如何结合成分子的，即化学键 问题。化学键一般可分为离子键、共价键、金属键,重点讨论前两者。
由于物质的性质与分子结构有关,因此,介绍一些物质的性质,如:分子极 性，磁性,氢键。
第一节：离 子 键 理 论
一、离子键的形成与特点
离子键：原子间发生电子转移,形成正、负离子，并通过 静电作用而形成的化学键。
第二节：共 价 键 理 论
第二节：共 价 键 理 论
电负性相差较大的原子间发生电子的转移，形成正、负离子,阴、阳 离子间通过静电作用而形成离子键，构成分子。
电负性相差较小（ΔXp＜1.7）的原子之间将如何成键呢?
路易斯学说 1916年路易斯提出了原子之间共有电子对成键的概念。 （八 隅 律）
Cl
Chapter 2： Molecular Structure
本章教学要求
1、认识化学键的本质；掌握离子键的形成及其特点，离子的特征， 离子极化概念。
2、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。
3、初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分子轨道特点。 4、认识分子间作用力和氢键的本质，用其解释对物质性质的影响。
Cl
N
N
Cl—Cl
N≡N
为什么皆带负电荷的两个电子不相斥，反而互相配对呢？？
一、价键理论（电子配对理论）VB法
能
1927年海特勒和伦敦用量子力学处理由氢原子形成氢气分子的过程:
量
排斥态
↑
↑
0
↑↓Biblioteka ↑稳定态H
↑
H
D
稳定态
Ro
核间距
一、价键理论（电子配对理论）VB法
1、共价键的本质：
当两个原子接近时，如两个 电子是反方向自旋，在达平衡距 离之前原子是相互吸引的，体系 能量随距离的缩短而不断降低， 从而形成稳定的共价键。
例如：Li +<Na+ <K+ <Rb +<Cs+、F- < Cl- < Br- <I-。 3) 相邻两主族左上方和右下方两元素的阳离子半径相近,
例如： Li+和Mg2+、Na+和Ca2+。 4) 同一元素阳离子正价增加则半径减少，例如：Fe2+>Fe3+。
二、离子的电荷、半径、电子构型
2、离子的半径：指形成稳定离子键时所表现的有效半径。