1、第八章第八章 化学键与分子结构化学键与分子结构重点讨论：重点讨论：分子形成过程、分子中原子间作用力分子形成过程、分子中原子间作用力（即化学键）的类型及本质、分子（或晶体）的空（即化学键）的类型及本质、分子（或晶体）的空间构型、分子间的相互作用力、分子结构与物质理间构型、分子间的相互作用力、分子结构与物质理化性质之间关系及不同类型晶体的特征等方面化性质之间关系及不同类型晶体的特征等方面问题。问题。通过对微观结构的研究，深入了解物质的化通过对微观结构的研究，深入了解物质的化学性质极其变化规律。学性质极其变化规律。问题：问题：原子与原子为什么能相互结合而成分子或晶原子与原子为什么能相互结合而成分子或
2、晶体？以什体？以什 么方式结合？在空间怎样排列么方式结合？在空间怎样排列？1、了解离子键的特征、离子键的强度、了解离子键的特征、离子键的强度、离子的电子构型、离子半径及离子半径离子的电子构型、离子半径及离子半径的变化规律；的变化规律；3、了解离子极化及、了解离子极化及离子极化离子极化对晶体结对晶体结构和物质性质的影响；构和物质性质的影响；一、离子键理论一、离子键理论2、了解三种典型的、了解三种典型的AB型离子晶体的结构型离子晶体的结构特征和正负离子半径比对离子晶体结构的特征和正负离子半径比对离子晶体结构的影响。影响。1、了解价键理论及、了解价键理论及共价键的特征、共价共价键的特征、共价键的键型
3、键的键型、键参数；键参数；2、了解杂化轨道理论，会用杂化轨道理、了解杂化轨道理论，会用杂化轨道理论说明分子的空间构型；论说明分子的空间构型；3、初步了解分子轨道理论，熟悉同核双、初步了解分子轨道理论，熟悉同核双原子分子的分子轨道能级图及电子排布，原子分子的分子轨道能级图及电子排布，会用分子轨道理论说明同核双原子分子会用分子轨道理论说明同核双原子分子的稳定性和磁性；的稳定性和磁性；二、共价键理论二、共价键理论1、了解分子的极性和分子的变形性，了解、了解分子的极性和分子的变形性，了解分子间力，会用分子间力说明物质的熔点、分子间力，会用分子间力说明物质的熔点、沸点；沸点；2、了解氢键的形成和特点，了
4、解氢键对物、了解氢键的形成和特点，了解氢键对物质性质的影响。质性质的影响。三、分子间力、氢键和分子晶体三、分子间力、氢键和分子晶体化学键化学键 分子或晶体中相邻原子分子或晶体中相邻原子(或离子或离子)之之间间强烈强烈的吸引作用称为化学键。的吸引作用称为化学键。化学键理论化学键理论 离子键理论离子键理论 共价键理论共价键理论 金属键理论金属键理论分子结构包括两个方面的问题：分子结构包括两个方面的问题：(1)分子内部原子间是靠什么样的作用分子内部原子间是靠什么样的作用力结合的？力结合的？(2)分子内部原子是怎样排列的？分子内部原子是怎样排列的？第一个问题第一个问题是关于化学键的问题，它涉及是关于化
5、学键的问题，它涉及化化学键的本质学键的本质、化学键的键型化学键的键型和和化学键的强度化学键的强度等几个方面。等几个方面。第二个问题第二个问题是关于是关于分子的空间构型分子的空间构型的问题。的问题。实际上，上述两个问题实际上，上述两个问题都能通过实验得以都能通过实验得以解决解决。如：可以。如：可以测定键长和键角测定键长和键角，知道了键，知道了键长和键角就能够知道长和键角就能够知道分子的空间构型分子的空间构型。又如：。又如：可以可以测定键能测定键能，知道了键能就能够知道，知道了键能就能够知道化学化学键的强度键的强度。化学键理论化学键理论是为了预测上述两个问题的是为了预测上述两个问题的答案而提出的，
6、答案而提出的，成功的化学键理论，预测的成功的化学键理论，预测的结果应与实验相符合结果应与实验相符合。若与实验不符，则应。若与实验不符，则应加以修正，直至能与实验相符合。各种加以修正，直至能与实验相符合。各种化学化学键理论的发展键理论的发展都经历了这样的一个过程。都经历了这样的一个过程。8.1离子键与离子晶体理论离子键与离子晶体理论8.1.1 离子键离子键8.1.2 离子晶体离子晶体8.1.3 离子极化对晶体结离子极化对晶体结 构及性质的影响构及性质的影响8.1.1 离子键离子键1.离子键的特征离子键的特征3.离子的特征离子的特征2.离子键的强度离子键的强度8.1.1 离子键离子键-11-e12
7、6496kJ molNa(3s)Na(2s 2p)nInn-1e2526348.7kJ molCl(3s 3P)Cl(3s 3p)nEnn NaCln 静电引力电负性差别大的元素原子之间相互结合力。电负性差别大的元素原子之间相互结合力。部分化学键中离子键成分与元素电负性的关系部分化学键中离子键成分与元素电负性的关系形成条件形成条件 XA-XB1.7(1)(1)本质本质是静电引力（库仑引力）是静电引力（库仑引力）2qqfR1.离子键的特征离子键的特征没有离子性为没有离子性为100的离子键，即的离子键，即使是使是CsF(x最大最大)，键的离子性也，键的离子性也只有约只有约92%。这说明离子键都。这
8、说明离子键都有部有部分共价键的作用分共价键的作用。共价键与离子键共价键与离子键的差别在于，的差别在于，共价键是由原子轨道共价键是由原子轨道重叠而形成的重叠而形成的。(2)(2)没有没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定）方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定）NaClCsCl 这个例子能够这个例子能够说明说明一个离子周围的异电荷离子数一个离子周围的异电荷离子数与各自所带电荷的多少与各自所带电荷的多少(或者说由引而产生的作用或者说由引而产生的作用力的强弱力的强弱)无关无关.2.离子键的强度离子键的强度离子键的离子键的强度强度用用晶格能晶格能（U U）来表示）来表示晶格能（晶格能（U）是指将离子晶
9、体完全转变为）是指将离子晶体完全转变为气态正离子和气态负离子所需要的能量。气态正离子和气态负离子所需要的能量。(g)Cl+(g)NaNaCl(s)-+例如：rHm-1molkJ786UBorn-Lande公式公式 )11(021nRZKAZU式中：式中：R0正负离子核间距离，正负离子核间距离，Z1，Z2 分别为正负离子电荷的分别为正负离子电荷的绝对值绝对值，A Madelung常数常数,与晶体类型有关，与晶体类型有关，n Born指数指数,与离子电子层结构类型有关。与离子电子层结构类型有关。1021molkJ)11(138940nRZAZU为单位时，以，以当 molkJ pm 10UR影响晶格
10、能的因素：影响晶格能的因素：离子的电荷离子的电荷(晶体类型相同时晶体类型相同时)离子的半径离子的半径(晶体类型相同时晶体类型相同时)晶体的结构类型晶体的结构类型 离子电子层结构类型离子电子层结构类型Z，U 例：U(NaCl)U(CaO)离子电荷数大离子电荷数大,离子半径小的离子晶体晶格能大离子半径小的离子晶体晶格能大,相相应表现为熔点高、硬度大等性能。应表现为熔点高、硬度大等性能。晶格能对离子晶体物理性质的影响：晶格能对离子晶体物理性质的影响：3.离子的特征离子的特征正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于中正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于中性原子失去电子的数目性原子失去电子的数目.负离子
11、通常只由非金属原子组成，其电荷等于负离子通常只由非金属原子组成，其电荷等于中性原子获得电子的数目中性原子获得电子的数目;出现在离子晶体中的出现在离子晶体中的负离子还可以是多原子离子负离子还可以是多原子离子(SO42-).).（1）离子电荷离子电荷（2）离子半径离子半径严格讲，离子半径无法确定（电子云无严格讲，离子半径无法确定（电子云无明确边界）明确边界）核间距的一半核间距的一半1）对同一主族具有相同电荷的离子而言，半径自上对同一主族具有相同电荷的离子而言，半径自上而下增大而下增大.例如：例如：LiNa+K+Rb+Cs+；F-Cl-Br-I-2）对同一元素的正离子而言对同一元素的正离子而言,半径
12、随离子电荷升半径随离子电荷升 高而减小高而减小.例如例如:Fe3+Fe2+3）对等电子离子而言，半径随负电荷的降低和对等电子离子而言，半径随负电荷的降低和正电荷的升高而减小正电荷的升高而减小.例如：例如：O2-F-Na+Mg2+Al3+离子半径变化规律离子半径变化规律（3）离子的电子构型离子的电子构型 18电子电子构型构型 例：例：dsds区元区元 素素,ZnZn2+2+、CuCu、AgAg 182电子电子构型构型 例：例：PbPb2+2+、SnSn2+2+。9-17电子电子构型构型 d d区元素区元素不同类型的正离子对同种负离子的结合力大小不同类型的正离子对同种负离子的结合力大小:8 8电子
13、构型的离子电子构型的离子1818、18+218+2或或2 2电子电子层构型的离子层构型的离子9-179-17电子层电子层构型的离子构型的离子 917电子构电子构型；型；如：如：Fe2+,Ni2+,Cr3+等等8电子构型；电子构型；如如:Na+,Ca2+等等 离子的外层电子构型离子的外层电子构型(2)离子的变形性离子的变形性离子的变形性主要是对离子的变形性主要是对负离子负离子而言的。而言的。负负离离子的半径愈大，电荷子的半径愈大，电荷越高，越高，变形性愈大。变形性愈大。如：如：F Cl Br Cl正离子正离子的的变形性变形性一般较小，它与正一般较小，它与正离子的半径和正离子的电子构型有关，离子的
14、半径和正离子的电子构型有关，对于对于半径较大的正离子，半径较大的正离子，尤其尤其是是18或或(18+2)电子构型的正离子，其变形性电子构型的正离子，其变形性往往往往不能不能忽略。忽略。复杂负离子复杂负离子的极化作用和变形性一般的极化作用和变形性一般都都较小较小如：如：SO42-2-、NO3-、PO43-3-等等(3)(3)离子极化对化合物性质的影响离子极化对化合物性质的影响 随着离子极化的增强，离子间的核间距缩短，随着离子极化的增强，离子间的核间距缩短，会引起化学键型的变化，键的性质可能从会引起化学键型的变化，键的性质可能从离子键离子键逐逐步过渡到步过渡到共价键共价键.即经过一系列中间状态的极
15、化键，即经过一系列中间状态的极化键，最后转变为极化很小的共价键最后转变为极化很小的共价键.离子相互极化的增强离子相互极化的增强键的极性增大键的极性增大理想离子键理想离子键（无极化）（无极化）基本上是离子键基本上是离子键（轻微极化）（轻微极化）过渡键型过渡键型（较强极化）（较强极化）基本上是共价键基本上是共价键（强烈极化）（强烈极化）如：如：AgF AgCl AgBr AgI核间距缩短。核间距缩短。离子键离子键共价键共价键 键型过渡键型过渡(离子键向共价键过渡离子键向共价键过渡)晶型改变晶型改变 AgClAgCl AgBrAgBr AgIAgIr r+/r r-0.695 0.63 0.58 0
16、.695 0.63 0.58 理论上晶型理论上晶型 NaClNaCl NaClNaCl NaClNaCl实际上晶型实际上晶型 NaClNaCl NaClNaCl ZnSZnS配位数配位数 6 6 4 6 6 4 熔点和沸点降低熔点和沸点降低 例如，在例如，在BeCl2，MgCl2，CaCl2等化合物中，等化合物中，Be2离子半径最小，又是离子半径最小，又是2 2电子电子构型，因此构型，因此Be2有很大的极化能力，使有很大的极化能力，使Cl发生比较发生比较显著的变形，显著的变形，Be2和和 Cl之间的键有较显著的共价之间的键有较显著的共价性。因此性。因此BeClBeCl2 2具有较低的熔、沸点。
17、具有较低的熔、沸点。BeCl2、MgCl2、CaCl2的熔点依次为的熔点依次为410410、714、782。化合物的颜色化合物的颜色 例如例如AgCl、AgBr、AgI的颜色的颜色由白色过渡到黄色由白色过渡到黄色；有如；有如PbPb2+2+、HgHg2+2+和和I I-均为无色均为无色离子，但由于离子极化明显，离子，但由于离子极化明显，PbIPbI2 2使呈金黄色，使呈金黄色，HgIHgI2 2呈朱红色。呈朱红色。溶解度降低溶解度降低 离子极化使离子键逐步向共价键离子极化使离子键逐步向共价键过渡，根据相似相溶的原理，离子极化的结果必过渡，根据相似相溶的原理，离子极化的结果必然导致化合物在水中的
18、溶解度降低。然导致化合物在水中的溶解度降低。1 1、写出下列物质的离子极化作用由大到小的次序、写出下列物质的离子极化作用由大到小的次序氯化物NaClMgCl2AlCl3SiCl4思考题：思考题：解释碱土金属氯化物的熔点变化规律：解释碱土金属氯化物的熔点变化规律：2BeCl2BaCl2MgCl2CaCl2SrCl熔点熔点/410 714 782 876 9622 2、解释碱金属氯化物的熔点变化规律：、解释碱金属氯化物的熔点变化规律：LiClNaClKClRbClCsCl熔点熔点/605 801 770 718 645小结：小结：1 1、氯氯是活泼非金属，它与活泼金属是活泼非金属，它与活泼金属Na
19、Na、K K、BaBa等化合等化合形成形成离子型离子型氯化物氯化物，离子晶体。，离子晶体。2 2、与非金属化合形成、与非金属化合形成共价型共价型氯化物氯化物，固体时是固体时是分子分子晶体。晶体。3 3、与一般金属（包括、与一般金属（包括MgMg、AlAl等）化合，往往形成等）化合，往往形成过过渡型渡型氯化物氯化物，固体时是固体时是层状（或链状）晶体结构。层状（或链状）晶体结构。不不同程度地出现同程度地出现离子晶体离子晶体向向分子晶体过渡分子晶体过渡解释：解释：1 1、第、第IIII主族主族及及P P区、过渡金属的区、过渡金属的氯化物氯化物的熔点规律，可的熔点规律，可作如下解释：作如下解释：Cl
20、Cl-半径较大，同周期半径较大，同周期r r+第第IIII主族主族r MgCl2，Al2O3AlCl 3，Fe2O3FeCl34 4、下列两组物质：下列两组物质：MgOMgO、CaOCaO、SrOSrO、BaOBaO KF KF、KClKCl、KBrKBr、KI KI 每组中熔点最高的分别是每组中熔点最高的分别是（）(A)(A)BaOBaO 和和 KIKI；(B)(B)CaOCaO 和和 KClKCl；(C)(C)MgOMgO 和和 KF;(D)KF;(D)SrOSrO 和和 KBrKBr；5 5、晶格能对离子晶体的下列性质中没有影、晶格能对离子晶体的下列性质中没有影响的是响的是（）(A)(A
21、)熔点；熔点；(B)(B)沸点；沸点；(C)(C)颜色；颜色；(D)(D)硬度硬度6 6、AgClAgCl、AgBrAgBr、AgIAgI的颜色依次加深，能解释的颜色依次加深，能解释这一现象的是这一现象的是()()(A)(A)晶格能；晶格能；(B)(B)杂化轨道理杂化轨道理 (C)(C)离子极化离子极化 (D)(D)分子轨道理论分子轨道理论 浙大浙大 普通化学普通化学 6.3 6.3 无机化合物的物理性质无机化合物的物理性质8.2 8.2 共价键和原子晶体 Lewis G.N.在在19161916年假定化学键所涉及的每一对电子处于年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，用两
22、个相邻原子之间为其共享，用ABAB表示表示.双键和叁键相应于两双键和叁键相应于两对或三对共享电子对或三对共享电子.我们对共价键的讨论都是在路易斯学说的基我们对共价键的讨论都是在路易斯学说的基础上进行的，给了我们一些有价值的概念础上进行的，给了我们一些有价值的概念.但有关但有关共价键的许多疑问都无法得到回答：共价键的许多疑问都无法得到回答：电子对的共用与提供电子的原子轨道间存在什么关系？电子对的共用与提供电子的原子轨道间存在什么关系？怎样解释形成双键和叁键的原子间共享怎样解释形成双键和叁键的原子间共享 2 对、对、3 对电子？对电子？能否用原子轨道在空间的取向解释分子的几何形状？能否用原子轨道在
23、空间的取向解释分子的几何形状？简称简称VBVB法，它是法，它是海特勒海特勒和和伦敦伦敦处理处理H H2 2问题所得到结果的推广，它假定分子是原问题所得到结果的推广，它假定分子是原子组成的，原子在未结合成键前含有未成子组成的，原子在未结合成键前含有未成对的电子，这些未成对的电子，如果自旋对的电子，这些未成对的电子，如果自旋是相反的话，可以两两耦合构成是相反的话，可以两两耦合构成“电子电子对对”，每一对电子的耦合就形成一个共价，每一对电子的耦合就形成一个共价键。键。8.2.1 原子轨道的重叠原子轨道的重叠价键理论价键理论1.量子力学处理量子力学处理H2分子的结果分子的结果 两个氢原子电子自旋两个氢
24、原子电子自旋方式相反，靠近、重叠，方式相反，靠近、重叠，核间形成一个电子概率密核间形成一个电子概率密度较大的区域。系统能量度较大的区域。系统能量降低，形成氢分子。降低，形成氢分子。核间距核间距 R0为74 pm。共价键的本质共价键的本质原子轨道重叠，核间电原子轨道重叠，核间电 子概率密度大吸引原子核而成健。子概率密度大吸引原子核而成健。共价键的本质共价键的本质 原子轨道重叠，核原子轨道重叠，核间电子概率密度增加，原子核与电子间间电子概率密度增加，原子核与电子间的吸引作用而使系统能量下降，从而形的吸引作用而使系统能量下降，从而形成稳定的化学健。成稳定的化学健。共价键也是电的吸引共价键也是电的吸引
25、力。力。2.价键理论价键理论(1)(1)价键理论的基本要点价键理论的基本要点(2)(2)共价键的特征共价键的特征(3)(3)共价键的键型共价键的键型(4)(4)共价键的键参数共价键的键参数(1)价键理论的基本要点价键理论的基本要点若若A A、B B二个原子各有一个未成对电子且二个原子各有一个未成对电子且自旋方式相反自旋方式相反，它们可以相互配对形成，它们可以相互配对形成共价共价单键单键。如：如：HClHCl、ClCl2 2。若若A A、B B二个原子各有两个或三个未成对二个原子各有两个或三个未成对电子且电子且自旋方式相反自旋方式相反，它们可以相互配，它们可以相互配对形成对形成双键或三键双键或三
26、键；如：；如：O O2 2、N N2 2。电子配对原理电子配对原理 若若A A原子有两个未成对电子、原子有两个未成对电子、B B原子有一个原子有一个未成对电子且自旋方式相反未成对电子且自旋方式相反，它们可以相，它们可以相互配对形成互配对形成ABAB2 2型分子。如：型分子。如：H H2 2O O。注意：注意：应用时应用时只只需考虑未成对电子的数目，需考虑未成对电子的数目，只要有未成对电子，就可以认为它们自旋方只要有未成对电子，就可以认为它们自旋方式相反。式相反。原子轨道最大重叠原理原子轨道最大重叠原理 为了使系统能量最低，为了使系统能量最低，原子轨道必原子轨道必须最大程度地重叠须最大程度地重叠
27、，而且，原子轨道重，而且，原子轨道重叠时叠时必须对称性匹配必须对称性匹配。所谓。所谓对称性匹配对称性匹配，指的是指的是同号才能有效重叠，异号只能排同号才能有效重叠，异号只能排斥。斥。例如：例如：s s轨道和轨道和p p轨道的重叠轨道的重叠 原子轨道重叠时必须对称性匹原子轨道重叠时必须对称性匹配。所谓对称性匹配，指的是同号配。所谓对称性匹配，指的是同号才能有效重叠，异号只能排斥。才能有效重叠，异号只能排斥。对称性匹配原理对称性匹配原理（2）价键理论基本要点与共价键的特点）价键理论基本要点与共价键的特点共价键的特点：共价键的特点：方向性方向性（是因为每种元素的原子能提供用于（是因为每种元素的原子能
28、提供用于形成共价键的轨道是具有一定的方向）形成共价键的轨道是具有一定的方向）饱和性饱和性是指每种元素的原子能提供用于形是指每种元素的原子能提供用于形成共价键成共价键 的轨道数是一定的。的轨道数是一定的。H ClH O HN N键：键：重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆形，表明电子云密度饶键轴（原子核之间影为圆形，表明电子云密度饶键轴（原子核之间的连线）对称的连线）对称.形象的称为形象的称为“头碰头头碰头”.”.sssppp(3)(3)共价键的键型共价键的键型 由于共价键在形成时各个原子提供的轨道类型由于共价键在形成时各个原子提供的轨道类型不同，所以形成的
29、共价键的键型也有不同不同，所以形成的共价键的键型也有不同.例如：例如：有有 键，键，键键.键：键：两原子轨道垂直核间联线并相互平行两原子轨道垂直核间联线并相互平行进行同号重叠进行同号重叠(肩并肩肩并肩)。pp表表 8-5 键和键和键的比较键的比较键类型键类型键键键键原子轨道原子轨道重叠方式重叠方式沿键轴方向沿键轴方向相对重叠相对重叠沿键轴方向沿键轴方向平行重叠平行重叠原子轨道原子轨道重叠部位重叠部位键轴处键轴处键轴上、下方，键轴上、下方，键轴处为零键轴处为零原子轨道原子轨道重叠程度重叠程度大大小小键的强度键的强度较大较大较小较小化学化学活泼性活泼性不活泼不活泼活泼活泼配位键配位键形成条件：形成
30、条件：成键原子一方有孤对电子，成键原子一方有孤对电子，另一方有空轨道。另一方有空轨道。4NH4BFCO22p2s242p2s2HNHHHFBFFF例：OC如如 N2 分子分子键能键能(E)A:键解离能（键解离能（D）在双原子分子中，于在双原子分子中，于100kPa下将气态分子断下将气态分子断裂成气态原子所需要的能量。裂成气态原子所需要的能量。（4 4）共价键的键参数）共价键的键参数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在多原子分子中，断裂气态分子中的某一个键，形成两个一个键，形成两个“碎片碎片”时所需要的能量时所需要的能量
31、叫做此键的解离能。叫做此键的解离能。112molkJ429)HO(O(g)H(g)HO(g)molkJ499)OHH(OH(g)H(g)O(g)HDD1464)429499(21H)-E(OmolkJ 键能、键解离能的关系：键能、键解离能的关系：双原子分子：键能双原子分子：键能=键解离能键解离能 E E(H(H)=)=D D(H(H)多原子分子：键能多原子分子：键能=平均解离能平均解离能 一般来说，键的解离能越大，化学键一般来说，键的解离能越大，化学键越牢固，含有该键的分子就越稳定。越牢固，含有该键的分子就越稳定。分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例分子中两原子核间的平衡距离称为键长。例如，
32、如，H2分子，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 N110946BrBr228193CH109414II267151OH96464 键长键长 由表数据可见，由表数据可见，H HF F，H HClCl，H HBrBr，H HI I 键长依次递增，而键能键长依次递增，而键能依次递减；单键、双键及叁键的键长依次递减；单键、双键及叁键的键长依
33、次缩短，键能依次增大，但与单键依次缩短，键能依次增大，但与单键并非两倍、叁倍的关系。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，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。它们均可通过实验测知。键角键角N:FFFo102C=OClCl21124o18111oC=CHHHHo121o118N:HH18107oHP:HHH1893oH键矩是表示键的极性的物理量记作键矩是表示键的极性的物理量记作 。=q l q l 式中式中 q q 为电量，为电量，l l 为核间距。为核间距。为矢量，例为矢量，例如，实验测得如，实验测得H HClClClH mC1057.330
34、键的极性键的极性基本要点：基本要点：成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道形成新的价电子轨道杂化轨道。杂化轨道。杂化前后轨道数目不变。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。杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。8.2.2 杂化轨道杂化轨道CHCH4 4的空间构型的空间构型为正四面体为正四面体p2s2C：2s22p21.sp3杂化杂化激发s2p2p2s2杂化3spsp3四个四个sp3杂化轨道杂化轨道的形成4CHs2p2B：2s22p12.sp2杂化杂化BFFFBFBF3 3的空间构型的空间构型为平面三角形为平面三角形激发s2p2p
35、2s2sp2sp2杂化三个三个sp2杂化轨道杂化轨道的形成3BFs2p2Be：2s23.sp杂化杂化BeCl2的空间构型为直线形 ClClBe激发s2p2p2s2spsp杂化两个两个sp杂化轨道杂化轨道Be采用采用sp杂化杂化生成生成BeCl23NH18107HNH杂化3sp4.不等性不等性sp3杂化杂化2ps230104HOH OH2杂化3sp2ps23sp小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型不等性不等性sp3杂化轨道类型杂化轨道类型s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p参加杂化的轨道参加杂化的轨道2443杂化轨道数杂化轨道数 18028 109 90
36、28 109 120成键轨道夹角成键轨道夹角轨道的成分轨道的成分ps32,31ps21,21ps43,41spsp2sp3中心原子中心原子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型分子空间构型分子空间构型实例实例杂化轨道类型杂化轨道类型spsp2sp3不等性不等性sp3试用杂化轨道理论解释下面问题：试用杂化轨道理论解释下面问题：NHNH3 3、H H2 2O O 的键角为什么比的键角为什么比 CHCH4 4 小？小？COCO2 2 的键角的键角为何是为何是180
37、180？乙烯为何取乙烯为何取120 120 的键角？的键角？在在 BClBCl3 3 和和 NClNCl3 3 分子中，中心原子的氧化数分子中，中心原子的氧化数和配体数都相同，为什么两者的空间分子结构却和配体数都相同，为什么两者的空间分子结构却不同？不同？还是杂化形式不同还是杂化形式不同 在在 spsp2 2 和和 sp sp 杂化轨道杂化轨道中，是否也存在不等中，是否也存在不等性杂化？各举一例！性杂化？各举一例！例如例如 SO2 和和 CO杂化形式不同杂化形式不同CHCH4 4SiFSiF4 4NHNH4杂化类型杂化类型spspspsp2 2spsp3 3等性等性不等性不等性等性等性不等性不
38、等性不等性不等性杂化轨道间杂化轨道间夹角夹角1801800 01201200 01201200 01091090 028281071070 018181041040 04545分子空间构分子空间构型型直线型直线型平面三平面三角形角形角形角形正四面体正四面体三角锥三角锥角形角形实实 例例BeClBeCl2 2 COCO2 2HgClHgCl2 2C C2 2H H2 2BFBF3 3SOSO3 3C C2 2H H4 4SOSO2 2NONO2 2NHNH3 3PClPCl3 3H H2 2O OOFOF2 2杂化类型与分子的空间构型 定义：定义：多个原子上相互平行的多个原子上相互平行的 p p
39、 轨道连贯重叠在轨道连贯重叠在一起构成一个整体，一起构成一个整体，而而p p 电子在这个整体内运动电子在这个整体内运动所形成的键所形成的键.表示符号：表示符号：形成条件：形成条件：参与成键的原子应在一个平面上，而且每个原子参与成键的原子应在一个平面上，而且每个原子 都能提供都能提供1 1个相互平行的个相互平行的 p p 轨道。轨道。这些这些p p轨道上电子数轨道上电子数m m应小于轨道数应小于轨道数n n的两倍。的两倍。n2mn HCl HBr HI多原子分子多原子分子的极性等于分子中每的极性等于分子中每 一个键矩的矢量和。一个键矩的矢量和。分子的空间构型对多原子分子分子的空间构型对多原子分子
40、有无极有无极性性起着决定性的作用。分子的偶极矩是可起着决定性的作用。分子的偶极矩是可以用实验测定的，所以偶极矩的数据是判以用实验测定的，所以偶极矩的数据是判断分子的断分子的空间构型空间构型的一个重要依据。的一个重要依据。1 1、双原子分子键的极性与分子的极性一致。、双原子分子键的极性与分子的极性一致。2 2、利用实验测得的偶极矩是推测和验证分、利用实验测得的偶极矩是推测和验证分子空间构型的一种有效方法。子空间构型的一种有效方法。小结小结2.2.分子的极化率：分子的极化率：用于定量地表示分子的变形性大小。分子的变用于定量地表示分子的变形性大小。分子的变形性大小指的是正电中心与负电中心发生位移形性
41、大小指的是正电中心与负电中心发生位移(由由重合变不重合，由偶极长度小变偶极长度大重合变不重合，由偶极长度小变偶极长度大)。外因：外因：外加电场外加电场愈强，分子变形愈强，分子变形愈厉害。愈厉害。内因：内因：分子愈大，分子愈大，分子变形愈厉害。分子变形愈厉害。影响分子变形性大小的因素：影响分子变形性大小的因素：非极性分子非极性分子 极性分子极性分子非极性分子的瞬时偶极非极性分子的瞬时偶极之间的相互作用之间的相互作用分子间具有吸引作用的根本原因：任何分子都分子间具有吸引作用的根本原因：任何分子都有正、负电中心；任何分子都有变形的性能。有正、负电中心；任何分子都有变形的性能。由于瞬时偶极而产生的分子
42、间相互作用。由于瞬时偶极而产生的分子间相互作用。3.3.分子间作用力分子间作用力1.1.色散作用色散作用(色散力色散力)：+_+_+_一大段时间内一大段时间内的大体情况的大体情况色散力与分子极化率有关。色散力与分子极化率有关。大大,色散力大。色散力大。每一瞬间+_+_2.2.诱导作用诱导作用(诱导力诱导力)：决定诱导作用强弱的因素：决定诱导作用强弱的因素：极性分子的偶极矩极性分子的偶极矩：愈大，诱导作用愈强。愈大，诱导作用愈强。非极性分子的极化率非极性分子的极化率：愈大，诱导作用愈强。愈大，诱导作用愈强。由于诱导偶极而产生的分子间相互作用。由于诱导偶极而产生的分子间相互作用。+_分子离得较远分
43、子离得较远分子靠近时分子靠近时+_+_ 两个极性分子相互靠近时，由于同极两个极性分子相互靠近时，由于同极相斥、异极相吸，分子发生转动，并按异相斥、异极相吸，分子发生转动，并按异极相邻状态取向，分子进一步相互靠近。极相邻状态取向，分子进一步相互靠近。3.3.取向作用取向作用(趋向力趋向力)：两个固有偶极间存在的同极相斥、异极两个固有偶极间存在的同极相斥、异极相吸的定向作用称为取向作用。相吸的定向作用称为取向作用。+_+_+_+_+_+_分子离得较远分子离得较远趋向趋向诱导诱导思考：思考：1.1.极性分子之间除了有取向作用以外，极性分子之间除了有取向作用以外，还有什么作用？还有什么作用？分子间力是
44、三种吸引力的总称，其大小一般分子间力是三种吸引力的总称，其大小一般为几为几 kJmolkJmol1 1，比化学键小比化学键小 1 12 2 个数量个数量级。级。分子间的吸引作用分子间的吸引作用(10102222 J)J)分子间力的特点：分子间力的特点：不同情况下，分子间力的组成不同。不同情况下，分子间力的组成不同。例如，非极性分子之间只有色散力；极性例如，非极性分子之间只有色散力；极性分子之间有三种力，并以色散力为主，仅分子之间有三种力，并以色散力为主，仅仅极性很大的仅极性很大的H H2 2O O 分子例外。分子例外。分子间力作用的范围很小分子间力作用的范围很小(一般是一般是300300500
45、500pm)pm)。分子间作用力较弱，既无方向性又无分子间作用力较弱，既无方向性又无饱和性。饱和性。分子量分子量色散作用色散作用分子间力分子间力沸点熔点沸点熔点水中溶解度水中溶解度HeNeAr Kr Xe小大小大小大小大低高小大决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、蒸气决定物质的熔、沸点、气化热、熔化热、蒸气压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。压、溶解度及表面张力等物理性质的重要因素。分子间力的意义：分子间力的意义：4 4.氢键氢键HFHF、H H2 2O O、NHNH3 3为何反常的高？为何反常的高？这些分子中，共用电子对强烈偏向电负性这些分子中，共用电子对强烈偏向电负性大的大的 F F
46、、O O、N N 原子一侧。在几乎裸露的原子一侧。在几乎裸露的 H H 原子核与另一个原子核与另一个 HF HF、H H2 2O O、NHNH3 3分子中分子中F F、O O、N N原子的某一孤对电子之间产生的吸引作用原子的某一孤对电子之间产生的吸引作用称为氢键。称为氢键。氢键的形成条件：氢键的形成条件：分子中有分子中有H H和和电负性大、半径小电负性大、半径小且有且有孤对孤对电子电子的元素的元素(F F，O O，N)N)形成氢键。形成氢键。键长键长特殊：特殊：FH F 270pm 键能键能小小 E(FH F)28kJmol1 具有饱和性和方向性具有饱和性和方向性氢键的特点：氢键的特点：除了除
47、了HFHF、H H2 2O O、NHNH3 3 有有分子间氢键分子间氢键外，在外，在有机羧酸有机羧酸、醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中醇、酚、胺、氨基酸和蛋白质中也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二也有氢键的存在。例如：甲酸靠氢键形成二聚体。聚体。HCOOHHOOHC除了分子间氢键外，还除了分子间氢键外，还有有分子内氢键分子内氢键。例如，。例如，硝酸的分子内氢键使其硝酸的分子内氢键使其熔、沸点较低。熔、沸点较低。构成分子晶体的粒子是构成分子晶体的粒子是分子分子，粒子，粒子之间的结合力是之间的结合力是分子间力和氢键，分子分子间力和氢键，分子间力和氢键一般较弱，间力和氢键一般较弱，所以分子晶体的所以
48、分子晶体的熔点、硬度一般较熔点、硬度一般较低低。8.3.3 分子晶体分子晶体下列说法是否正确：下列说法是否正确：构成分子晶体的粒子间的结合力是分子间构成分子晶体的粒子间的结合力是分子间作用作用力，所以分子晶体中不存在共价键。力，所以分子晶体中不存在共价键。构成金属晶体的粒子是构成金属晶体的粒子是金属原子和金属金属原子和金属离子离子，粒子之间的，粒子之间的结合力是金属键结合力是金属键，金属晶，金属晶体的一些性质如：导电、导热性、延展性等体的一些性质如：导电、导热性、延展性等都是由金属键决定的。都是由金属键决定的。8.4 金属键金属键金属键：金属键：金属晶体中原子的价电子可以离开原金属晶体中原子的
49、价电子可以离开原子，在晶体中自由地从一个原子跑向另一子，在晶体中自由地从一个原子跑向另一个原子，这些电子把金属原子和金属离子个原子，这些电子把金属原子和金属离子紧紧地粘合在一起，形成了金属键。紧紧地粘合在一起，形成了金属键。层间为分子间力层间为分子间力层状晶体层状晶体 同一层：同一层：C CC C 键长为键长为142142pmpm，C C 原子原子采用采用 spsp2 2 杂化轨道杂化轨道，与周围三个，与周围三个 C C 原子原子形成三个形成三个键键，键角为，键角为 120 1200 0，每个，每个 C C 原原子还有一个子还有一个 2 2p p 轨道，垂直于轨道，垂直于spsp2 2 杂化轨
50、杂化轨道平面，道平面，2 2p p 电子参与形成了电子参与形成了键，这种包键，这种包含着很多原子的含着很多原子的键称为键称为大大键键。层与层间：距离为层与层间：距离为 340 340pmpm，靠靠分子间分子间力力结合起来。结合起来。石墨晶体既有共价键，又有分子间力，石墨晶体既有共价键，又有分子间力，是混合键型的晶体。是混合键型的晶体。1.根据下表中元素的电负性：根据下表中元素的电负性：CaFSOCHPClMgAs1.04.02.53.52.52.12.13.01.22.0试判断下列物质中化学键，哪些是离子键，哪些是试判断下列物质中化学键，哪些是离子键，哪些是共价键？共价键？CaFCaF2 2,
