共价键与分子间力课件.ppt

1、教学的目的与要求1.掌握现代价键理论的要点和键、健的特征。了解键参数。2.掌握杂化轨道理论基本要点，SP3、SP2、SP杂化类型，特征；等性、不等性杂化概念及应用。3.了解分子极性，熟悉分子间力类型、特点、产生原因；氢键形成条件、特征、应用。重点1.共价键的本质及特点。2.键、健的特征。3.杂化轨道理论基本要点，SP3、SP2、SP杂化类型，特征；等性、不等性杂化概念及应用。4.氢键形成条件、特征、应用。难点杂化10.1.1 共价键的本质与特点共价键的本质与特点10.1 价键理论价键理论10.1.3 杂化轨道杂化轨道10.1.2 共价键的键型共价键的键型第十章共价键与分子间力第十章共价键与分子

2、间力10.4.1 键能键能 10.2 键参数键参数10.4.4 键的极性键的极性 10.4.3 键角键角10.4.2 键长键长 10.3 分子间的作用力分子间的作用力10.3.1 分子的极性与分子的极化分子的极性与分子的极化 10.3.2 van der Waals力力（分子间力）（分子间力）10.3.3 氢键氢键离子键理论分子轨道理论价键理论10.1.1 共价键的本质与特点共价键的本质与特点化学键：分子或晶体中相邻原子(或离子)之间强烈的吸引作用。化学键理论：金属键理论共价键理论10.1 价键理论价键理论1.量子力学处理H2分子的结果 两个氢原子电子自旋方式相反，靠近、重叠，核间形成一个电子

3、概率密度较大的区域。系统能量降低，形成氢分子。核间距 R0为74 pm。共价键的本质原子轨道重叠，核间电子概率密度大吸引原子核而成健。2.价键理论基本要点与共价键的特点价键理论基本要点：未成对价电子自旋方式相反；原子轨道最大程度地重叠。共价键的特点：方向性饱和性H ClH O HN N1.键：原子轨道沿核间联线方向进行同号重叠(头碰头)。10.1.2 共价键的键型共价键的键型2.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)。3.配位键形成条件：成键原子一方有孤对电子，另一方有空轨道。4NH4BFCO22p2s242p2s2HNHHHFBFFF例：OC基本要点：成键时能级相近的价电

4、子轨道混合杂 化，形成新的价电子轨道杂化轨道。杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。10.1.3 杂化轨道杂化轨道CH4的空间构型为正四面体p2s2C：2s22p21.sp3杂化激发s2p2的形成4CHp2s2杂化3spsp3四个sp3杂化轨道s2p2B：2s22p12.sp2杂化BFFFBF3的空间构型为平面三角形的形成3BF激发s2p2p2s2sp2sp2杂化三个sp2杂化轨道s2p2Be：2s23.sp杂化BeCl2的空间构型为直线形ClClBe激发s2p2p2s2spsp杂化Be采用sp杂化生成BeCl2两个sp杂化轨道3NH18107HNH杂化3sp4.不等性sp3

5、杂化2ps230104HOH OH2杂化3sp2ps23sp小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型中心原子Be(A)B(A)C,Si(A)N,P(A)O,S(A)Hg(B)2BeCl2HgCl3PH4CH3BF4SiCl3BCl3NHSH2OH2直线形 三角形 四面体 三角锥 V型3sp2sp3spsp不等性杂化轨道类型s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p参加杂化的轨道2443杂化轨道数 18028 109 9028 109 120成键轨道夹角分子空间构型实例思考题：解释C2H4，C2H2的分子构型。42HC已知：C2H2为直线型；的构型为：C=CHHHHo121o118 在双原子分子中，

6、于100kPa下将气态分子断裂成气态原子所需要的能量。D(HCl)=432kJmol-1,D(ClCl)=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。112molkJ429)HO(O(g)H(g)HO(g)molkJ499)OHH(OH(g)H(g)O(g)HDD10.2.1 键能键能键解离能（D）10.2 键参数键参数H2O(g)=2H(g)+O(g)-12atmmolkJ928)HO()OHH()OH(DDE 原子化能 Eatm：气态的多原子分子的键全部断裂形成各组成元素的气态原子时所需要的能量。例如：键能、键解离能与原

7、子化能的关系：双原子分子：键能=键解离能 E(H)=D(H)多原子分子：原子化能=全部键能之和atm(H2O)=2(OH)键焓与键能近似相等，实验测定中，常常得到的是键焓数据。分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例如，H2分子，l=74pm。共价键键 长l/pm键能E/(kJmol-1)共价键键 长l/pm键能E/(kJmol-1)HF92570HH74436HCl127432CC154346HBr141366C C134602HI161298C C120835FF141159NN145159ClCl199243N N110946BrBr228193CH109414II267151OH9646

8、410.2.2 键长键长 由表数据可见，HF，HCl，HBr，HI 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。10.2.3 键角键角N:FFFo102C=OClCl21124o18111oC=CHHHHo121o118N:HH18107oHP:HHH1893oH10.2.4 键的极性键的极性 键的极性是由于成键原子的电负性不同而引起的。当成键原子的电负性相同时，核间的电子云密集区域在两核的中间位置，两个原子核正电荷所形成的正电荷重心和成键电子对的负电荷重心恰好重合，这样

9、的共价键称为非极性共价键（nonpolar covalent bond）。当成键原子的电负性不同时，核间的电子云密集区域偏向电负性较大的原子一端，使之带部分负电荷，而电负性较小的原子一端则带部分正电荷，键的正电荷重心与负电荷重心不重合，这样的共价键称为极性共价键（polar covalent bond）。键矩是表示键的极性的物理量记作。=q l 式中 q 为电量，l 为核间距。为矢量，例如，实验测得HClClH mC1057.330 10.3 分子间的作用力分子间的作用力10.3.1 分子的极性与分子的极化分子的极性与分子的极化 1分子的极性与键的极性分子的极性与键的极性 分子的极性键的极性分

10、类1、极性分子2、非极性分子1、极性共价键2、非极性共价键联系双原子分子两者统一多原子分子两者不一定统一（与电负性和分子空间构型有关）判断电偶极矩量度 由电负性决定3分子的极化分子的极化 永久偶极（permanent dipole）诱导偶极（induced dipole）10.3.2 van der Waals力力（分子间力）（分子间力）1取向力（取向力（orientation force）2诱导力（诱导力（induction force）3色散力（色散力（dispersion force）小结小结 （1）在非极性分子之间只有色散力；在极性分子和非极性分子之间既有诱导力也有色散力；而在极性分子之间，取向力、诱导力和色力都存在。（2）van der Waals力不属于化学键范畴，它有下列一些特点：它是静电引力，其作用能只有几到几十千焦每摩尔，约比化学键小12个数量级；它的作用范围只有几十到几百皮米；它不具有方向性和饱和性；对于大多数分子，色散力是主要的。只有极性大的分子，取向力才比较显著。诱导力通常都很小。（3）物质的沸点、熔点等物理性质与分子间的作用力有关，一般说来van der Waals力小的物质，其沸点和熔点都较低。10.3.3 氢键氢键