《化学与人生哲理》课件第2章化学键理论.ppt

1、第二章 化学键理论与人生哲理2.1 2.1 离子键理论离子键理论化学键化学键人的物质结构层次人的物质结构层次关系关系化学键化学键各物质结构层次各物质结构层次与与化学键化学键和和分子间力分子间力的关系的关系原子原子类型类型晶体晶体2HO共价键共价键H2O分子分子分子间力分子间力H2O(l)分子间力分子间力H2O(s)分子晶体分子晶体NaClNa+离子离子Cl-离子离子离子键离子键Na+Cl-(s)离子键离子键NaCl离子晶体离子晶体C共价键共价键C(金刚石金刚石)共价键共价键原子晶体原子晶体Na金属键金属键Na(s)金属键金属键金属晶体金属晶体化学键理论化学键理论离子键离子键:Na+Cl-,Ca

2、2+O2-共价健共价健:H-H,H-Cl N N,H3C-CH3 H2C=CH2,HC CH金属键金属键:Na，Mg，Al，K Ca，Fe，Cu2.1 2.1 离子键理论离子键理论德国德国Kossel提出提出“离子键理论离子键理论”。Na e Na+3s1 3s0F+e F-2s22p5 2s22p6Na+F-(静电引力静电引力)离子化合物离子化合物离子键理论离子键理论一、一、“离子键离子键”定义定义由正、负离子依靠由正、负离子依靠静电引力静电引力结合的化学键。结合的化学键。二、二、离子键特点离子键特点（一）（一）无方向性无方向性；（二）；（二）不饱和性不饱和性u配位数配位数:一个离子周围最紧

3、密相邻的异号离子的数目一个离子周围最紧密相邻的异号离子的数目，称，称为为“配位数配位数”u主要取决于离子半径比主要取决于离子半径比r+/r-u例例:NaCl晶体晶体 Na配位数配位数6 Cl配位数配位数6离子的特征离子的特征（一）（一）没有方向性没有方向性（二）（二）没有饱和性没有饱和性（三）离子键的离子性与元素电负性有关（三）离子键的离子性与元素电负性有关离子性离子性吸引外电子能力吸引外电子能力共价性共价性形成共用电子对的能力形成共用电子对的能力3 3、离子键的强度、离子键的强度离子键的强度离子键的强度用用晶格能晶格能（Lattice Energy,U）表示）表示.（通常（通常不用不用“键能

4、键能”表示）。表示）。U，离子键强度离子键强度 晶格能晶格能互相远离的互相远离的气态气态正、负离子正、负离子结合生成结合生成1mol离子晶体离子晶体的过程所释放的的过程所释放的能量的能量的绝对值绝对值。例：例：NaCl晶格能晶格能U(NaCl)=-rHm=+776kJ.mol-13 3、离子键的强度、离子键的强度离子晶体离子晶体谢谢大家！谢谢大家！化学键理论与人生哲理6 6化学键参数化学键参数1.1.键能键能2.2.键长键长3.3.键角键角4.4.键的极性键的极性5.5.分子的极性分子的极性化学键参数化学键参数（一）（一）键能键能(Bond Energy,B.E.)在标准状态及在在标准状态及在

5、298 K，把，把 1 mol 理想气体理想气体AB拆开，拆开，成为理想气态原子成为理想气态原子A和和B过程的过程的焓变焓变，称为，称为AB键的键的键能键能。（又称（又称 AB键键的的离解能离解能）AB(g)A(g)+B(g)B.E.=rHm (298 K)键能键能，键强度，键强度（二）键长（二）键长（Bond LengthBond Length）即分子内即分子内成键成键两原子核之间的平衡距离。两原子核之间的平衡距离。分 子H3C CH3 H2C CH2 HC CH C-C键能/kJmol-1 键级 键长/pm 键能键能键级键级键长键长同一种原子间的共价键：同一种原子间的共价键：键能键能，键长

6、键长 键能与键长关系：键能与键长关系：分子模型分子模型 Lewis结构结构O OHOOHN NHNNH H H键能键能/kJmol-1 键长键长/pm 498213945275键能与键长关系键能与键长关系(续续)：键能：键能，键长键长 共价键共价键键长键长/pm 键能键能/kJmol-1 共价键共价键键长键长/pm 键能键能/kJmol-1 H H74436C O143360H C110414C=O120736H N100389C Cl178339N N145163N=N123418N N110946N O136222N=O120590O O145142O=O121498F F143159Cl

7、 Cl199243Br Br228193 I I266151H F92565H Cl127431H Br141364H I161297C C154C=C134C C120C N147305C=N128615C N116891N N145163N N123418N N110946F F143Cl Cl199Br Br228 I I266（三）键角（三）键角（Bond angle）即即分子内分子内有有共用原子共用原子的的两个化学键之间的夹角两个化学键之间的夹角。例例:CO2 O=C=O H2O键角键角=104.5NH3键角键角=107 CH4 键角键角=10928 键角键角=180（四）（四）键的

8、键的极性极性若化学若化学键的正、负电荷重心重合键的正、负电荷重心重合，称为，称为“”否则称为否则称为“”=0 H HCl ClN N 0 O=C=O H ClH O HH C H3 极性键极性键非极性键非极性键（五）（五）分子的极性分子的极性1、分子的极性、分子的极性 分子分子的的正、负电荷重心重合正、负电荷重心重合非极性分子：非极性分子：H-H,Cl-Cl,N N 分子分子的的正、负电荷重心不重合正、负电荷重心不重合极性分子：极性分子：+H Cl-2、分子极性大小、分子极性大小分子的极性分子的极性大小用大小用“偶极矩偶极矩”来衡量。来衡量。偶极矩（偶极矩（，单位：德拜，单位：德拜）是是矢量矢

9、量。d 正、负电荷重心之间的距离（正、负电荷重心之间的距离（m）q 偶极上电荷量偶极上电荷量C（coulomb）1个电子电荷个电子电荷=1.6010-19 C，d 常为常为10-12 m，即，即pm级，级，故故常为常为10-30Cm数量级。数量级。偶极矩偶极矩方向方向：+-+H Cl-常见的有机分子的常见的有机分子的的在的在13D范围范围人生理想，如偶极矩，也是矢量，人生理想，如偶极矩，也是矢量，既有大小也有理想既有大小也有理想。有志者，事竟成。有志者，事竟成。分子偶极矩分子偶极矩分子偶极矩H20CH40HF1.75O20CCl40H2O1.84N20CO20NH31.46Cl20HC CH0

10、ClH3Cl1.94Br20BF30分子的偶极矩分子的偶极矩/D（既有大小又有方向既有大小又有方向）H20O20N20Cl20Br20HF1.75H2O1.84NH31.46ClH3Cl1.94=q d 3.3.分子的偶极矩与键偶极矩的关系分子的偶极矩与键偶极矩的关系（1）双原子分子）双原子分子 分子分子偶极矩偶极矩 键键偶极矩偶极矩一致一致。非极性键非极性键非极性分子非极性分子:H-H,Cl-Cl,NN 极性键极性键极性分子极性分子:H-F,H-Cl,H-Br（2）多原子分子）多原子分子分子极性分子极性由由键极性键极性和和分子几何形状分子几何形状2个因素决定个因素决定。3.3.分子的偶极矩与

11、键偶极矩的关系分子的偶极矩与键偶极矩的关系CO2 O=C=O极性键，非极性分子极性键，非极性分子正、负电荷重心重叠正、负电荷重心重叠，d=0 =0例例:H2O O 极性键，极性分子极性键，极性分子 /H H 分子分子=(键键+孤对孤对)（矢（矢量加和）量加和）4 4、分子的偶极矩、分子的偶极矩H-H,Cl-Cl,N N 非极性分子非极性分子Nonpolar非极性分子非极性分子Nonpolar极性分子极性分子polar双原子分子双原子分子:分子偶极矩分子偶极矩与与键偶极矩键偶极矩一致一致。多原子分子多原子分子:键偶极矩键偶极矩和和孤对电子偶极矩孤对电子偶极矩矢矢量加和量加和。CCl4BF3CCl

12、3HHClNH35、相似相溶原理相似相溶原理：“相似”是指溶质与溶剂在结构上相似 “相溶”是指溶质与溶剂彼此互溶。u相似相溶原理：极性分子易溶于极性分子中 非极性分子易溶于非极性分子中人与人相处，也满足相似相溶原理。人与人相处，也满足相似相溶原理。如：趣味相投。臭味相投。人以群分物以类聚。如：趣味相投。臭味相投。人以群分物以类聚。【小结】键参数与极性键参数与极性1.1.键能，又称键能，又称离解能离解能2.2.键长：键长：分子内分子内成键成键两原子核之间的平衡距离。两原子核之间的平衡距离。3.3.键角：分子内键角：分子内共用原子共用原子的的两个化学键之间的夹角两个化学键之间的夹角。4.4.键的极

13、性：键的极性：化学化学键的正、负电荷重心重合，则非极性键的正、负电荷重心重合，则非极性键；不重合则为极性键。键；不重合则为极性键。5.5.分子的极性：偶极矩：分子的极性：偶极矩：=q d 6.相似相溶原理：极性分子易溶于极性分子中，非极性分子易溶于非极性分子中。谢谢大家！谢谢大家！2.3 2.3 现代价键理论现代价键理论化学键理论与人生哲理现代价键理论现代价键理论1.1.经典的经典的LewisLewis价键学说价键学说2.2.现代价健理论现代价健理论3.3.共价键本质共价键本质 特征特征 类型类型1 1、经典的、经典的LewisLewis价键学说价键学说路易斯价健理论：原子间通过共用电子对形成

14、最外层原子间通过共用电子对形成最外层8电子的稳定结构电子的稳定结构()(H除外)，故又称八隅体理论故又称八隅体理论 1916年路易斯提出了共价学说，建立了经典的共价键理论。适用于绝大多数主族元素的共价化合物和含共价键的离子。路易斯结构式的表示：短线表示共价键小黑点表示未形成共价键的电子(非键合电子)，也可省去这些小黑点。吉尔伯特路易斯Gilbert N.Lewis美国物理化学家路易斯结构式2 2、现代价健理论、现代价健理论（Valence Bond Theory,VB）1927年，德国物理学家海特勒W.Heitler和菲列兹伦敦F.London首先把量子力学用于研究H2分子结构。后1930年由

15、美国L.Pauling发展，提出杂化轨道法，建立现代价键理论。海特勒海特勒 Walter Heitler(19041981)德国物理学家德国物理学家菲列兹伦敦菲列兹伦敦FritzLondon1900-1954德国物理学家德国物理学家3.1 3.1 共价键的本质共价键的本质共价键的本质共价键的本质两原子互相接近时，由于两原子互相接近时，由于原子轨道重叠原子轨道重叠，两原子，两原子共共用自旋相反的电子对，使体系能量降低，而形成化学键用自旋相反的电子对，使体系能量降低，而形成化学键（共价健）。（共价健）。3 3、共价健理论、共价健理论共价键就好比两个人之间，共价键就好比两个人之间，依靠共同爱好、共同

16、目标成依靠共同爱好、共同目标成为了好朋友。为了好朋友。共价键理论有福共享有难共当，才是患难朋友能量能量(KJ/mol)0 0H-H 核距离核距离 F引力引力=F斥力斥力距离距离10平衡距离平衡距离F引力引力0F斥力斥力0 F引力引力F斥力斥力 F引力引力F斥力斥力 寻找双方的平衡点，才能寻找双方的平衡点，才能和平共处。和平共处。H2 排斥态排斥态H2 基态基态 在在平衡距离平衡距离R0处形成处形成稳定的稳定的H2分子分子Heitler和和London用用量子力学量子力学方法处理方法处理2个个H原子原子形成形成H2分子过程分子过程，得到得到H2能量随能量随H-HH-H核间距变化核间距变化的图象。

17、的图象。能量能量(KJ/mol)0 0H-H 核距离核距离 F引力引力=F斥力斥力距离距离10R0F引力引力0F斥力斥力0 F引力引力F斥力斥力 F引力引力F斥力斥力 寻找双方的平衡点，才能寻找双方的平衡点，才能和平共处。和平共处。H2 排斥态排斥态H2 基态基态 在在平衡距离平衡距离R0处形成处形成稳定的稳定的H2分子分子Heitler和和London用用量子力学量子力学方法处理方法处理2个个H原子原子形成形成H2分子过程分子过程，得到得到H2能量随能量随H-HH-H核间距变化核间距变化的图象。的图象。R0 （1 1）两个原子各提供）两个原子各提供自旋方向相反自旋方向相反的未成的未成对电子，

18、进行对电子，进行配对配对形成共价键。形成共价键。（2 2）电子配对时，两个原子的原子轨道尽可）电子配对时，两个原子的原子轨道尽可能最大程度地重叠（能最大程度地重叠（原子轨道的最大重叠原理原子轨道的最大重叠原理）。）。3.2 3.2 现代价键理论的基本要点现代价键理论的基本要点3、共价健理论 团队或家庭的事业轨道也团队或家庭的事业轨道也要满足最大重叠原理。要满足最大重叠原理。3.2 3.2 共价键特点共价键特点1.饱和性饱和性 因为每个原子的因为每个原子的价轨道数目价轨道数目和和未成对电子数目未成对电子数目都是一定的。都是一定的。n 价价 轨轨 道道 数数 最大成键数最大成键数2 4（2s,2p

19、x,2py,2pz）43 9 (3s,3px,3py,3pz,3dz2,3dx2-y2,3dxy,3dxz,3dyz)6 （受空间因素限制）（受空间因素限制）PCl5、SF6 人的精力、时间、金钱都是有限的、一定的，人的精力、时间、金钱都是有限的、一定的，因此我们要最大限度的利用好自己的时间。因此我们要最大限度的利用好自己的时间。2.2.方向性方向性 除除s s 轨道（角度部分为球形）外，轨道（角度部分为球形）外，p p、d d、f f 原子轨道在空间原子轨道在空间只有沿只有沿着一定的方向与别的原子轨道重叠，才会产生着一定的方向与别的原子轨道重叠，才会产生“最大重叠最大重叠”；两轨道重叠面积两

20、轨道重叠面积，电子在两核间出现的几率密度，电子在两核间出现的几率密度，共价键强度共价键强度例：例：HCl分子的形成分子的形成 键键3.2 3.2 共价键特点共价键特点p p 轨道轨道s s 轨道轨道S-p S-p 键键 人的目标、理想也是有方向的，这个方向必须要与人的目标、理想也是有方向的，这个方向必须要与党和国家的大政方针政策保持一致才能最大限度的党和国家的大政方针政策保持一致才能最大限度的为社会做贡献，自己才能更幸福、更稳定。为社会做贡献，自己才能更幸福、更稳定。3.3 3.3 共价键的类型共价键的类型 按成键方式划分：按成键方式划分：键键头碰头头碰头 键键肩并肩肩并肩 键键面对面面对面（

21、1 1）原子轨道以原子轨道以“头碰头头碰头”(head to headhead to head)方式成键方式成键，轨道重叠，轨道重叠部分沿键轴呈圆柱形对称。形成部分沿键轴呈圆柱形对称。形成键的电子叫键的电子叫电子。电子。3.3 3.3 共价键的类型共价键的类型（2）键：键：“肩并肩肩并肩”原子轨道以原子轨道以“肩并肩肩并肩”(side by side)方式重叠成键。方式重叠成键。成键轨道成键轨道反键轨道反键轨道N 2s2 21 21 2pz1|N 2s2 21 21 2pz1例例:N2 的三重键的形成的三重键的形成 键键 键键 键键:N N:含含1 +2|N2(g):N N:p-p 键键:不求

22、头碰头重叠，但求不求头碰头重叠，但求肩并肩作战肩并肩作战（2）键键:p p 键，键，p d 键键 和和 d d 键键成成 键键成成 键键（2）键键:p d 键键p轨道轨道 d轨道轨道 轨道轨道 重叠重叠杂化轨道杂化轨道 重叠重叠杂化杂化（2）键键:d d 键键d轨道轨道 d轨道轨道 重叠重叠轨道轨道 重叠重叠杂化轨道杂化轨道 杂化杂化（3）键：键：两原子轨道以两原子轨道以“面对面面对面”(face to face)方式成键。方式成键。例：例：Re2Cl82-其其Re-Re键长键长224pm （金属（金属Re晶体中晶体中Re-Re键长键长275pm）3.3 3.3 共价键的类型共价键的类型（3）

23、键键例：例：Re2IIICl82-中中 Re-Re 四重键：四重键：1+2 +1 ReIII5d 46s 06p 0 ReIII(dx2-y2)0(dz2)1(dxy)1(dxz)1(dyz)1|ReIII(dx2-y2)0(dz2)(dxy)1(dxz)1(dyz)1【小 结】LewisLewis价键理论：价键理论：原子间通过共用电子对形成最外层原子间通过共用电子对形成最外层8电子的稳定结构电子的稳定结构 现代价键理论：现代价键理论：原子轨道重叠原子轨道重叠，两原子，两原子共用自旋相反的电子对共用自旋相反的电子对。共价键的特点：共价键的特点：有方向性；有饱和性。有方向性；有饱和性。共价键的类

24、型：共价键的类型：键（头碰头）：键（头碰头）：s-s，s-p，p-p键（肩并肩）：键（肩并肩）：s-p，p-p，p-d，d-d 键（面对面）：键（面对面）：dxz-dxz谢谢大家！谢谢大家！物质结构化学键2.4 2.4 杂化轨道理论杂化轨道理论杂化轨道理论杂化轨道理论（一）杂化轨道的概念（一）杂化轨道的概念（二）杂化轨道的基本要点（二）杂化轨道的基本要点（三）杂化轨道的类型（三）杂化轨道的类型 sp3、sp2、sp 等性杂化与不等性杂化等性杂化与不等性杂化让一步海阔天空，退一尺大道通途。让一步海阔天空，退一尺大道通途。(五五)杂化轨道理论杂化轨道理论发展了的现代价键理论发展了的现代价键理论原子

25、在形成分子时，由于原子在形成分子时，由于原子间相互作用原子间相互作用的影响，同一原子中的影响，同一原子中的某的某些原子轨道，在成键过程中些原子轨道，在成键过程中成一组新轨道，这种重新组合的过程称成一组新轨道，这种重新组合的过程称为为“”，所形成的新轨道称为，所形成的新轨道称为。1 1、杂化轨道的概念、杂化轨道的概念(五五)杂化轨道理论杂化轨道理论发展了的现代价键理论发展了的现代价键理论 1930 1930年代，由年代，由L.PaulingL.Pauling提出，提出，未有实验证据未有实验证据。2 2、要点：要点：(1)(1)只有同一原子只有同一原子的原子轨道的原子轨道进行进行(2)(2)杂化轨

26、道成键时，要满足杂化轨道成键时，要满足间间(3)(3)杂化轨道的杂化轨道的，（杂化后轨道伸展方向、空间构型和能量发生改变）（杂化后轨道伸展方向、空间构型和能量发生改变）(4)(4)杂化前后杂化前后。目标或意见不同时，互相让步、目标或意见不同时，互相让步、折中处理，达成新的目标和意见，是解决问题的折中处理，达成新的目标和意见，是解决问题的最佳方案。让一步海阔天空，退一尺大道通途。最佳方案。让一步海阔天空，退一尺大道通途。3 3、杂化轨道类型、杂化轨道类型sp3dsp2sp3dsp3d2spBeCl2sp2CH2=CH2sp-sp轨道间夹角轨道间夹角180，呈直线型。，呈直线型。例：例：BeCl2

27、(g)分子的形成：分子的形成：(1)sp杂化杂化BeCl2(g)分子分子(直线形直线形)BeCl2共价分子共价分子sp杂化杂化 形成图形成图(1)sp杂化杂化2p0激发激发spsp杂化杂化2s12px1 2px0 2px0(sp)1 (sp)1(2p)0 2s2BeBe原子价层电子组态原子价层电子组态原子轨道原子轨道轨道轨道BeCl2共价分子共价分子sp杂化杂化 形成图形成图(1)sp杂化杂化2p0激发激发spsp杂化杂化2s12px1 2px0 2px0(sp)1 (sp)1(2p)0 2s2BeBe原子价层电子组态原子价层电子组态原子轨道原子轨道轨道轨道()sp2杂化杂化每个每个sp2杂化

28、轨道：杂化轨道：1/3 s成分成分,2/3 p 成分成分.sp2杂化轨道间夹角杂化轨道间夹角120，呈，呈平面三角形平面三角形。()sp2杂化杂化总成键：总成键：BF3中中,B-F键键的键能很大的键能很大(613 kJ.mol-1)，原，原因因:除了除了 键键,还形成还形成离域离域 键键(大大 键键)。sp2轨道夹角轨道夹角120呈呈平面三角形平面三角形BF3(3)sp3杂化杂化杂化轨道间夹角杂化轨道间夹角109.5，正四面体结构。，正四面体结构。(3)CH4的的sp3杂化杂化 2px1 2py1 2pz0激发激发spsp杂化杂化2s12px1 2px1 2px1(sp3)1(sp3)1(sp

29、3)1(sp3)12s2C原子价层电子组态原子价层电子组态原子轨道原子轨道轨道，等价轨道轨道，等价轨道1s1 1s1 1s1 1s1|(sp3)2(sp3)2(sp3)2(sp3)2 键键 键键 成键成键(3)CH4的的sp3杂化杂化 2px1 2py1 2pz0激发激发spsp杂化杂化2s12px1 2px1 2px1(sp3)1(sp3)1(sp3)1(sp3)12s2C原子价层电子组态原子价层电子组态原子轨道原子轨道轨道，等价轨道轨道，等价轨道1s1 1s1 1s1 1s1|(sp3)2(sp3)2(sp3)2(sp3)2 键键 键键 成键成键 sp3杂化轨道杂化轨道的空间分布的空间分布

30、:正四面体正四面体 电子电子和和分子分子几何构型几何构型:正四面体正四面体。4个个sp3杂化杂化轨道等价轨道等价sp3(3)CH4的的sp3杂化杂化 等性杂化等性杂化:由一组由一组或或参与杂化而形成的参与杂化而形成的的过程。的过程。正四面体正四面体(3)NH3的的sp3杂化杂化 2px1 2py1 2pz0激发激发spsp杂化杂化2s12px1 2px1 2px2(sp3)1(sp3)1(sp3)1(sp3)22s2N原子价层电子组态原子价层电子组态原子轨道原子轨道轨道，不等价轨道，不等价1s1 1s1 1s1|(sp3)2(sp3)2(sp3)2 键键 键键 成键成键(sp3)2 (3)NH

31、3的的sp3杂化杂化 2px1 2py1 2pz0激发激发spsp杂化杂化2s12px1 2px1 2px2(sp3)1(sp3)1(sp3)1(sp3)22s2N原子价层电子组态原子价层电子组态原子轨道原子轨道轨道，不等价轨道，不等价1s1 1s1 1s1|(sp3)2(sp3)2(sp3)2 键键 键键 成键成键(sp3)2 4个个sp3杂化轨道不等价杂化轨道不等价不等性杂化不等性杂化。价层电子对互斥作用价层电子对互斥作用：(3)NH3的的sp3杂化杂化 NH3中中H-N-H=1070 1090 28价电子价电子几何构型几何构型变形四面体变形四面体键角键角 分子分子几何构型几何构型三角锥形

32、三角锥形F斥力斥力孤对电子间孤对电子间F斥力斥力孤对电子与成键电子间孤对电子与成键电子间F斥力斥力成键电子间成键电子间不等性杂化：由于不等性杂化：由于杂化轨道中杂化轨道中有有的存在，使的存在，使杂化后所得到的一组杂化轨道，杂化后所得到的一组杂化轨道，不完全简并不完全简并。(3)H2O的的sp3杂化杂化 H2O中，中，键角键角HOH=104.50 1090 28 分子分子几何构型几何构型:V形形价电子价电子几何构型：变形四面体几何构型：变形四面体杂化轨道类型杂化轨道类型小结小结杂化类型杂化类型 例例价电子价电子几何构型几何构型 分子分子几何构型几何构型分子模型spBeCl2 直直 线线直直 线线

33、sp2BF3正三角形正三角形正三角形正三角形sp3 等性杂化等性杂化 CH4正四面体正四面体 正四面体正四面体 sp3不等性杂化不等性杂化 NH3四面体四面体三角锥体三角锥体spBeCl2 直直 线线直直 线线sp2BF3正三角形正三角形正三角形正三角形sp3 等性杂化等性杂化 CH4正四面体正四面体 正四面体正四面体 sp3不等性杂化不等性杂化 NH3四面体四面体三角锥体三角锥体2p-2p 键较稳定键较稳定对比对比BX3的的B-X键能键能 /kJmol-1：B-F B-Cl B-Br B-I 613.1 456 377 272第二周期元素原子半径小，第二周期元素原子半径小，2p-2p重叠好重

34、叠好，形成大，形成大 键较稳定键较稳定 3p-3p 次之；次之；4p-4p 更差更差 键稳定性：键稳定性：2p-2p 3p-3p 3p-3p【小结】杂化轨道理论的要点：杂化轨道理论的要点：(1)(1)的原子轨道的原子轨道(2)(2)杂化轨道成键要满足杂化轨道成键要满足(3)(3)杂化后轨道的空间构型和能量发生改变杂化后轨道的空间构型和能量发生改变(4)(4)杂化前后杂化前后杂化轨道的类型杂化轨道的类型 sp、sp2、sp3、dsp2、sp3d、sp3d2sp3等性杂化：等性杂化：杂化后不含有孤电子对杂化后不含有孤电子对sp3不等性杂化：不等性杂化：杂化后含有孤电子对杂化后含有孤电子对谢谢大家！

35、谢谢大家！第二节 化学键理论与人生哲理2.5 2.5 金属键理论金属键理论金属键理论 与非金属比较，金属原子的与非金属比较，金属原子的半径大半径大，核核对价电子的对价电子的吸引比较小吸引比较小，电子容易从，电子容易从金属原子上脱落成为金属原子上脱落成为自由电子自由电子，汇成所谓的，汇成所谓的“电子海电子海”，留下的，留下的正离子正离子浸沉浸沉在这种电子海洋中。这些自由电子与正离子之间的作用力将金属原子在这种电子海洋中。这些自由电子与正离子之间的作用力将金属原子粘合在粘合在一起一起而成为金属晶体，这种作用力称为而成为金属晶体，这种作用力称为金属键金属键，也称，也称改性共价键改性共价键。一、一、“

36、电子海电子海”理论理论二、二、金属键的能带理论金属键的能带理论 金属键金属键：由于自由电子不停地运动，把金属原子或：由于自由电子不停地运动，把金属原子或离子联系在一起。离子联系在一起。特点特点：不具有不具有方向性方向性 和和 饱和性。饱和性。人也要像金属键中的电子一样，不管移动到哪里，都发挥一样的作用。我是革命一块砖，哪里需要往哪搬。高高 密密 度度：金属结构总是按最紧密的方式堆积起来。：金属结构总是按最紧密的方式堆积起来。高导电导热性高导电导热性：自由电子的运动。：自由电子的运动。好的延展性好的延展性：金属离子能够移动而不需破坏金属键。：金属离子能够移动而不需破坏金属键。金属变形同时伴随着电

37、子的重新分布。金属变形同时伴随着电子的重新分布。不能较好地解释诸如不能较好地解释诸如高熔点高熔点，高原子化热高原子化热和和高硬度高硬度等问题。等问题。VIB（按电子海理论，金属键强（按电子海理论，金属键强度应随价电子数增加而增大，度应随价电子数增加而增大，熔点峰值不应出现在熔点峰值不应出现在VIBVIB族）。族）。“能带”理论“能带”理论3Li1s2 2s1 个小能级个小能级 连成一片连成一片n由于原子间的相互作用，使每原子的由于原子间的相互作用，使每原子的能级分裂成能级分裂成与与晶体中原子数晶体中原子数目相等目相等的多个的多个，这些能级常，这些能级常连成一片连成一片，称为，称为。能带能带能带

38、:1sA2 1sB22sA1 2sB11s2s1s2s1sA2 1sn22sA1 2sn1能带能带1sA2 1sB22sA1 2sB11s(a)Li2分子轨道分子轨道2s1s2s1sA2 1sn22sA1 2sn1(b)Lin分子轨道分子轨道能量间隔较大能量间隔较大 n/2满轨道n/2空轨道价层价层电子电子-dSP 能带中的低能级部分容纳能带中的低能级部分容纳9个价电子，此时达个价电子，此时达到最大键级和键强。所以到最大键级和键强。所以,出现在出现在6B8B族族(6-9个价电子个价电子)。3d54s1 3d54s23d64s2 3d74s2金属原子金属原子能带能带低能级低能级低能级低能级 充满

39、电子的能带叫充满电子的能带叫满带（价带）满带（价带）空的和未充满电子的能带叫空的和未充满电子的能带叫导带导带 满带和导带间的能量间隔叫满带和导带间的能量间隔叫禁带禁带满带满带导带导带E3eV禁带禁带满带满带导带导带满带满带导带导带E5eV禁带禁带绝缘体绝缘体金属金属人也有导带、价带和禁带。l 在正道上，要人像金属，禁带小，导带、价带紧密连接；u在歪道上，要人像绝缘体，禁带大，导带、价带截然分离，出淤泥而不染。金属金属 金属键的能带理论中，所形成的金属键的能带理论中，所形成的能带不能被成键电子充满能带不能被成键电子充满，相邻能级，相邻能级间的间的能量差很小能量差很小，电子很容易跃迁电子很容易跃迁

40、，因此，金属具有良好的导电、导热，因此，金属具有良好的导电、导热性。性。导带导带价带价带金属导电性随温度增加而下降金属导电性随温度增加而下降（原子振动加剧，电子运动受阻）（原子振动加剧，电子运动受阻）半导体导电性随温度增加而上升半导体导电性随温度增加而上升。价带导带 人有有时也要做一块良好的半导体。l 别需要你导通的时候，你就爽快导通；u当需要你绝缘的时候，你就保持自我，不越雷池半步。【小结】金属键理论：金属键理论：(1)(1)“”(2)(2)能带理论：满带、导带、禁带能带理论：满带、导带、禁带(3)(3)金属、半导体、绝缘体金属、半导体、绝缘体解释：解释：1.6B8B族出现金属元素2.2.良

41、好的导热性、导电性良好的导热性、导电性3.金属导电性随温度增加而下降，半导体导电性随温度增加而上升谢谢大家！谢谢大家！第二章 化学键理论与人生哲理2.6 2.6 分子间作用力分子间作用力分子间作用力分子间作用力 分子的极化分子的极化 分子间力分类分子间力分类 取向力 诱导力 色散力分子间存在引力分子间存在引力一、分子的极化一、分子的极化 分子在外电场影响下，正、负电荷重心发生相对位移，使分子发生变形，分子在外电场影响下，正、负电荷重心发生相对位移，使分子发生变形，产生的这种偶极叫产生的这种偶极叫，此过程称之为，此过程称之为。诱导诱导与电场强度与电场强度E E和分子变形性两因素有关。和分子变形性

42、两因素有关。二、分子间力二、分子间力（Van der WaalsVan der Waals ForcesForces）(l)N(g)N277K2O(s)HO(l)H2273K2 干冰22CO(l)CO分子间作用力，又称范德华力，是广泛存在于中性分子或原子之间的一种弱的电性吸引力。分子间力分子间力分类分类分子间力取向力诱导力色散力纸花自动开放纸花自动开放颜色自动互混颜色自动互混毛细现象（一）取向力（一）取向力极性分子极性分子存在永久偶极，互相存在永久偶极，互相之间互相作用，之间互相作用，偶极偶极定向排列定向排列。本质：极性分子偶极之间的本质：极性分子偶极之间的静电引力静电引力。取取向向力力图图解

43、解极性分子极性分子 -极性分子极性分子离子离子 -极性分子极性分子NO分子之间存在分子之间存在取向力取向力，使，使NO的的沸沸点明显高点明显高于分子量相近的于分子量相近的N2和和O2。取向力取向力只存在于只存在于 极性分子之间极性分子之间，极性越强，取向力越大，熔沸点越高。极性越强，取向力越大，熔沸点越高。N N2 2NONOO O2 2分子量分子量283032偶极矩偶极矩/D/D00.150沸点沸点/K/K 771219000.15077122（二）诱导力（二）诱导力 诱导力的本质是诱导力的本质是静电引力静电引力 通常，通常，诱导力取向力诱导力取向力 诱导力诱导力与与温度无关温度无关。极性分

44、子非极性分子极性分子极性分子诱导力离子分子离子离子诱导力图解非极性非极性分子分子极性极性分子分子（三）色散力（三）色散力 C6H6(l)C6H6(s),I2(g)I2(s)表明表明非极性分子之间非极性分子之间也有互相作用力也有互相作用力 色散力色散力存在于存在于一切分子一切分子之间之间:非极性分子非极性分子非极性分子非极性分子 非极生分子非极生分子极性分子极性分子 极性分子极性分子极性分子极性分子 产生色散力的原因产生色散力的原因:分子中分子中核、电子不停运动核、电子不停运动 瞬时相对位移瞬时相对位移 瞬时偶极瞬时偶极（Intaneous Dipole）。）。2个瞬时偶极个瞬时偶极异极相邻异极

45、相邻，互相吸引，则色散力，互相吸引，则色散力Fritz London各种分子之间各种分子之间产生产生色散力色散力示意图示意图非极性分子非极性分子非极性分子非极性分子 分子中分子中核、电子不停运动核、电子不停运动 瞬时相对位移瞬时相对位移 瞬时偶极瞬时偶极 非极性分子非极性分子极性分子极性分子极性极性分子分子极性分子极性分子（三）色散力（三）色散力 例例:分子量（分子体积）：分子量（分子体积）：分子变形性：分子变形性：色色 散散 力：力：熔、沸点：熔、沸点：分子量分子量，或分子体积，或分子体积，则分子的变形性，则分子的变形性分子的变形性分子的变形性，分子的色散力，分子的色散力分子的色散力分子的色

46、散力，则熔、沸点，则熔、沸点F2 Cl2 Br2 I2F2 Cl2 Br2 I2F2 Cl2 Br2 I2F2 Cl2 Br2 氢键氢键 分子间力分子间力 （100600）（1040）（几（几几十几十 kJmol-1）u单个氢键单个氢键作用力较作用力较弱弱，但一个体系中同时，但一个体系中同时形成形成多个氢键多个氢键，其作用力就很，其作用力就很，可相，可相当于形成共价键。当于形成共价键。u如图，一个如图，一个DNA分子中，就含有多个氢键，分子中，就含有多个氢键，一般一般10个氢键就相当于一个共价键的强度。个氢键就相当于一个共价键的强度。（五）（五）氢键氢键对化合物对化合物物理性质物理性质的影响的

47、影响 1.分子分子间氢键间氢键 使化合物熔点使化合物熔点，沸点，沸点 VA、VIA、VIA族氢化物为族氢化物为熔、沸点变化：熔、沸点变化：HF、H2O、NH3熔沸点与同族熔沸点与同族氢化物比较，均反常氢化物比较，均反常，归因于氢键作用。归因于氢键作用。由此可见，氢键是一种束缚，今天的束缚是为了明天更好地放飞，束缚也是一种爱。分子分子间间氢键氢键的形成对化合物的形成对化合物沸点沸点的影响的影响.分子分子内内氢键氢键:减少了分子间形成氢键的机会，故熔、减少了分子间形成氢键的机会，故熔、沸点沸点，而它在非极性溶剂中溶解度，而它在非极性溶剂中溶解度。例：邻硝基苯酚和对硝基苯酚混合物如何分离？答：可以用

48、水蒸气蒸馏法蒸馏出邻硝基苯酚，因其可形成分子内氢键,沸点相对较低,可被水蒸汽带出。而对硝基苯酚形成分子间氢键，其沸点较高。邻硝基苯酚邻硝基苯酚对硝基苯酚对硝基苯酚酸性弱强沸点279241熔点44.5114分子内分子间氢键pka7.227.15分子分子间间氢键氢键对化合物对化合物沸点沸点的影响的影响3.蛋白质蛋白质、酶酶、脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸:氢键氢键对它们维持对它们维持分子构分子构型的稳定性型的稳定性及其及其生物功能生物功能有重要作用。有重要作用。没有氢键就没有生命【小结】氢键：氢键：就是高电负性的就是高电负性的X-HX-H键与高电负性的键与高电负性的Y Y原原子之间形成的弱作用力：子之间形成的弱作用力：XY 氢键的本质：氢键的本质：具有方向性的静电引力作用。具有方向性的静电引力作用。氢键的特征：氢键的特征：具有方向性和饱和性。具有方向性和饱和性。氢键的大小：氢键的大小：弱于化学键，而强于分子间力。弱于化学键，而强于分子间力。化学键化学键 氢键氢键 分子间力分子间力 分子间氢键：分子间氢键：使使 熔、沸点熔、沸点 分子内氢键分子内氢键:使使 熔、沸点熔、沸点谢谢大家！谢谢大家！