1、第7章化学键化学键与分子结构分子结构Chemical BondMolecule StructureStructure and Bonding inMolecules Introduction！通常条件下，2个H原子会自动结合为一个H2分子!H+H 通常条件下,一个H2 2分子会自动分解为2个H原子吗?!H2x原子原子分子分子？H2H+H金刚石金刚石C+C+C+x？化学键化学键离子键离子键共价键共价键金属键金属键 配位键配位键 7-1 离离 子子 键键 Ionic Bond 模型：M X -e+eM+X nNa(3s1)+ne-nenNaCl 离子键离子键的形成的形成 例如：依靠静电引力而形成的
2、化学键依靠静电引力而形成的化学键离子键离子键。nCl(3s23p5)原子得、失电子后，生成的正负离子之间原子得、失电子后，生成的正负离子之间，M+X-nNa+(2s22p6)nCl-(3s23p6)离子离子键的本质键的本质 静电引力：核间距 d=r+r-离子电荷越大离子半径越小 2.dqqF离子间引力越强离子键越牢固二二.离子离子键的性质键的性质 一种元素的金属性愈强 另一种元素的非金属性愈强 它们之间愈容易形成离子键.周期表中最左边与最右边的元素之间最易生成离子键.(电离能I愈小)(电子亲和能E愈大)碱金属碱土金属卤素氧族元素NaCl NaBrNaCl NaBrKCl KBrKCl KBrC
3、sCl MgOCsCl MgO离子键形成的必要条件是原子之间P161表7-1单键的离子性与活泼金属活泼金属活泼非金属活泼非金属三.离子离子键键的强度的强度 离子型化合物在通常情况下总是以晶体的形式存在，晶体内众多阴、阳离子之间总的键合力晶格能晶格能(U)一 摩尔离子化合物中的正、负离子，由相互远离的 气态，结合成为离子晶体时所释放出的能量晶格能晶格能 晶格能越大，化合物越稳定，熔点、沸点越高，硬度越大。热化学循环计算晶格能热化学循环计算晶格能U 生成热fH=S+1/2D+I+E+U 晶格能U=fH-S-1/2D-I-E NaCl：U=787KJ/mol 金属性越强，非金属性越强，晶格能越大。晶
4、格能（U）Na(气)+1/2Cl2(气)Na(气)+Cl(气)Na+(气)+Cl-(气)Na(固)+1/2Cl2(气)Na+(气)+Cl(气)NaCl（固）升华能（S）离解能（1/2D）电离能（I）电子亲合能（E）生成热（fH）四四.离子离子键键的特性的特性 无方向性无方向性 无饱和性无饱和性NaCl 晶体化学式 1 1结构式 6 6 离子晶体物质的化学式离子晶体物质的化学式 在食盐晶体中并不存在单个的氯化钠(NaCl)分子,而只有钠离子和氯离子。“NaCl”NaCl”只是氯化钠晶体的只是氯化钠晶体的化学式，而不是它的分子式化学式，而不是它的分子式。表示在氯化钠晶体中Na+和C1-的个数之比是
5、1:1。五五.离子半径离子半径 一般所了解的离子半径是：离子晶体中相邻正负离子离子晶体中相邻正负离子之间的之间的核间距核间距=正负离子半径之和正负离子半径之和 rrd泡林半径标准：pmrpmrFO1361402r-r+1.离子半径的定义(1)阳离子半径 原子半径 阳离子中的原子核对外层电子引力加强。(2)阴离子半径 原子半径 阴离子中原子核对外层电子引力减小.（电子斥力加大）(3)同一周期中，从左到右，阳离子半径依次减小。（核对外层电子引力增强）(4)同一周期中，阴离子电荷越多，半径越大。(电子间斥力增大）(5)同一族，从上至下，离子半径增大。电子层数增加阳离子半径的变化阳离子半径的变化2、离
6、子的电子构型、离子的电子构型 离子因原子的不同而有不同的结构，按最外层电子数的不同可分为：2电子构型：Li+(1s2),Be2+(1s2),H-(1s2)8电子构型：Na+(2s22p6),Cl-(3s23p6),O2-(2s22p6)18电子构型：Zn2+(3s23p63d10),Ag+(4s24p64d10)，Cu+，Au+18+2电子构型：Sn2+(4s24p64d105s2),Pb2+(5s25p65d106s2)第四周期及以下P区金属区金属失去部分价电子(np2).917电子构型：Fe2+(3s23p63d64s0),Cr3+(3s23p63d3).不饱和结构 7-1-5 离子晶体离
7、子晶体 以后讲以后讲P166-173 7-2 共共 价价 键键 Covalent Bond 一一经典共价键经典共价键理论 离子键理论解释了离子化合物的形成。但它不能说明 由同种元素的原子形成的分子(H2,N2,O2等)，以及由电 负性相差不大的原子所形成的稳定分子(HBr,HI,H2O)为了说明上述分子的形成，在大量实验事实的基础上,1916年，Lewis提出了共价键理论。(一).Lewis理论理论 通过通过共用电子对共用电子对而形成的化学键而形成的化学键共价键。共价键。Lewis 认为：同种原子之间以及电负性相差不大的 原子之间可以通过共用电子对而形成分子原子之间可以通过共用电子对而形成分子
8、.H +H H H H2 所形成的分子称为共价分子。在分子中每个原子都 具有稀有气体原子最外层8电子的稳定构型 。P174 结构式，两个原子各取出一个电子,然后配对.共用电子对用短线表示“”。即:“”是1对共用电子,例：HH “”是2对共用电子,例：H2CCH2 “”是3对共用电子,例：HCCH Lewis的共价概念初步解释了一些简单的非金属原子 之间形成共价分子(离子)的过程，以及共价键与离子键的 区别。但没能揭示共价键的本质。Go on！(He为2)经典的共价键理论的局限性经典的共价键理论的局限性 1根据经典静电理论，同性电荷应该相斥，而两个电子皆带负电荷，为何不相斥，反而互相配对？2计算
9、结果表明，对于H2共用电子对的负电荷与原子核的静电作用的结合能只占共价键键能的5%。那么，H2中大部分的键能是怎样产生的？3如何说明共价键和离子键不同，有方向性？(二).价键法价键法电子配对电子配对法Valence Bond Theory 共价键的本质是在1927年Heitler和London用量子力学处理H2分子结构后才得以阐明的。两个原子相互接近时，若以自旋相反的单电子配对以自旋相反的单电子配对,可引起相关的原子轨道之间相互重叠，在两个原子核之间原子核之间形成电子云密度较大的区域形成电子云密度较大的区域。使体系能量降低。若以自旋平行的单电子配对时，两电子会相互排斥,两核之间形不成电子云密度
10、较大的区域两核之间形不成电子云密度较大的区域.EE 从电子云的观点考虑，可认为 H的 1s 轨道在两核间重叠，使电子在两核间出现的几率大，形成负电区.两核同时吸引中间的负电区，使 2 个 H 结合在一起。(保里规则!)，1H2共价键的形成和本质共价键的形成和本质 V0Drro r0=53 pm,R0=74 pm 成键电子对的排斥作用成键电子对的排斥作用 107o18109o28sp3 杂化杂化2s2pOHH H2O孤电子对的排斥作用孤电子对的排斥作用 成键电子对的排斥作用成键电子对的排斥作用 sp3104o30109o28104o30107o18有孤电子对占据杂化轨道不等性杂化不等性杂化而形成
11、不完全等同的杂化轨道杂化轨道的现象。P 3s23px13py13pz13dPClClClClCl三角双锥1s+3p+1d 5.d s p 杂化杂化电子结构电子结构-三角双锥三角双锥分子结构分子结构-三角双锥三角双锥 PCl5 分子分子dsp3 杂化杂化dsp3 杂化杂化S 3s23px23py13pz13dSFFFFFF正八面体正八面体1s+3p+2d SF6 分子分子d2sp3 杂化杂化正八面体结构正八面体结构d2sp3 杂化杂化 6杂化轨道理论的基本要点：杂化轨道理论的基本要点：（1）在形成分子时，原子中那些能量相近的、不同类型的）在形成分子时，原子中那些能量相近的、不同类型的 原子轨道可
12、以重新组合形成一定类型的新的杂化轨道原子轨道可以重新组合形成一定类型的新的杂化轨道.如：如：ns-np:sp,sp2,sp3 s p 型杂化型杂化 ns-np-nd:sp2d,sp3d2(n-1)d-ns-np:dsp,d2sp3型杂化dps（2）杂化前后原子轨道的数目不变。例）杂化前后原子轨道的数目不变。例CH4。电子对之间斥力大小的顺序为：电子对之间斥力大小的顺序为：孤电子对孤电子对 孤电子对孤电子对 孤孤e 成键成键e成键成键e 成键成键e（4）形成的杂化轨道之间满足电子对最小排斥原理。）形成的杂化轨道之间满足电子对最小排斥原理。（3）杂化轨道的成键能力比各原子轨道成键能力强，）杂化轨道
13、的成键能力比各原子轨道成键能力强，因而形成的分子更加稳定。因而形成的分子更加稳定。三价层电子对互斥理论三价层电子对互斥理论(VSEPR)Idea：原因是成键的电子对之间有排斥作用电子对之间有排斥作用。进一步发现：原子最外层未成键的电子对(孤电子对孤电子对)也有排斥作用，并且孤电子对的排斥作用 成键电子对的排斥作用。孤电子对孤电子对 孤电子对成键电子对孤电子对成键电子对 成键电子对成键电子对孤电子对孤电子对孤电子对孤电子对 孤电子对孤电子对成键电子对成键电子对 成键电子对成键电子对成键电子对成键电子对CH4NH3H2O分子中有多个化学键时，化学键之间皆保持一定的角度!?排斥规律：孤电子对孤电子对
14、.成键电子对.109o28107o18104o302价层电子对互斥理论要点分子的中心原子价电子层中电子对(含成键电子对和含成键电子对和 孤电子对孤电子对)之间距离尽可能远,以使彼此间的排斥力最小.例如：BCl33平面三角形分子式价电子对几何构型BeF22直线CCl44正四面体价电子层中电子对之间的排斥力大小取决于:距离距离：相距远,排斥力小；相距近,排斥力大。电子对种类电子对种类：孤孤孤孤 孤孤成键成键 成键成键成键成键双键、三键各作为一个单键(一对电子一对电子)考虑。中心原子价电子对总数=中心原子价电子数+配体提供的价电子数价电子对之间排斥的结果 使分子取得规则的多面体几何构型使分子取得规则
15、的多面体几何构型!据价电子对总数,选P181表中相应的几何构型。/2价层电子对互斥理论的理想几何构型价层电子对互斥理论的理想几何构型 两对电子三对电子四对电子五对电子六对电子平分天下平分天下公平占有公平占有例：XeF2 (8+2)/2=5对XeF4 (8+4)/2=6对90FFXeXeXeFFFFXe三角双锥直线型电子构型电子构型分子构型分子构型八面体 平面正方形120180120XeF6 (8+6)/2=7对XeOF4 (8+4)/2=6对XeXeFFFF电子构型电子构型分子构型分子构型五角双锥变形八面体正八面体四角锥形作为配体的作为配体的O不提供电子！不提供电子！XeO3 (8+0)/2=
16、4对XeO4 (8+0)/2=4对XeOOO103XeOOOO10928电子构型电子构型分子构型分子构型正四面体三角锥型正四面体正四面体作为配体的O不提供电子！价电子对互斥理论可判断分子几何构型可判断分子几何构型，但不能说明共价键的形成原理!作业P216-217:1，4，7，9，10，11*（二）、判断共价分子构型的一般规则（二）、判断共价分子构型的一般规则 1确定中心原子的价电子层中的电子总数和电子对数。确定中心原子的价电子层中的电子总数和电子对数。例：例：CH4，AsO43,NH4+。2根据中心原子的电子对数，选定相应的几何构型。根据中心原子的电子对数，选定相应的几何构型。3给出构型图，将
17、配位原子排布在中心原子周围，每一给出构型图，将配位原子排布在中心原子周围，每一个电子对连接一个配位原子，剩余的电子对称孤电子对，个电子对连接一个配位原子，剩余的电子对称孤电子对，也排布在几何构型的一定位置上。也排布在几何构型的一定位置上。4。根据成键电子对，孤电子对之间相互排斥作用的大小，。根据成键电子对，孤电子对之间相互排斥作用的大小，确定排斥力最小的稳定构型。确定排斥力最小的稳定构型。结构的确定。例：4XeF、确定电子对数：解：1、选几何图形2对电子个电子612148八面体、画出几何图形3、确定稳定的几何图形4四分子轨道理论四分子轨道理论 O2 分子，按电子配对法处理:O(2s22px22
18、py12pz1)O(2s22px22py12pz1)双键，电子全部配对!理论上，没有不成对电子!但磁性实验磁性实验表明：O2分子中有2个自旋平行的未成对电子！O2不成对电子 自旋不配对 单单电子电子OO(一一)分子轨道法的基本思想1.原子组成分子后，原子中的电子不再在原来的原子轨道 中运动,而是在新生成的分子的范围内运动！分子的范围内运动！例如:H +H 电子在新生成的分子中运动！电子在生成的分子中各原子核之间运动各原子核之间运动!从分子整体出发，考虑电子在分子内部的运动状况.2.分子中电子的运动状态分子中电子的运动状态分子轨道分子轨道 分子轨道分子轨道用波函数 表示。每一分子轨道 对应一定的
19、能量E。!多中心多中心单中心整体!几何中心!(二)分子轨道的形成有关原子的原子轨道进行线性组合线性组合得到分子轨道 两个原子轨道重叠相加重叠相加成键分子轨道成键分子轨道。能量 :两个原子轨道重叠相减重叠相减反键分子轨道反键分子轨道。能量 :不发生作用的原子轨道 非非键分子轨道键分子轨道。能量不变.2.组合前的原子轨道数目=组合后分子轨道数目.(以一定方式重叠以一定方式重叠)baM3.原子轨道组合成分子轨道时须符合一定的原则 能量相近能量相近(或相等);对称性相同对称性相同;最大限度重叠最大限度重叠.成键三原则成键三原则*原子轨道在不同区域有不同的符号 位相相同区域重叠相加相加组成成键成键分子轨
20、道.位相不同区域重叠相减相减组成反键反键分子轨道.位相位相注意:原子轨道只有一个中心一个中心分子轨道有多个中心多个中心两核之间没有节面两核之间没有节面两核间有节面两核间有节面(空白)例1:H2 分子分子H 三分子轨道法实例H H H babaab可表示为：可表示为：H H2(1s)2 2 稳定化能稳定化能 E=2 D0=2D 分子轨道式分子轨道式:He2 分子轨道图分子轨道图1s1s HeHe2(1s1s)2 2(*1s1s)2 2稳定化能稳定化能E=2D2D=0He2 分子不存在！He之间无化学键之间无化学键例2:He2 分子*1s 1s例3:He2 分子离子 1s1s +分子轨道式分子轨道
21、式:He2 分子离子轨道图分子离子轨道图HeHe2(1s)2 2(*1s)1 1稳定化能稳定化能E =2DD=DHe2 分子离子存在！分子离子存在！+*1s 1sbababa原子的S轨道轨道-S轨道作用轨道作用组成分子轨道的示意图 两个p轨道组合成分子轨道轨道组合成分子轨道时，可有两种方式：一种是“头对头”的组合；另一种是“肩并肩”的组合。它们都分别形成一个成键轨道和一个反键轨道。由“头对头”组成的分子轨道，仍称 分子轨道分子轨道，由“肩并肩”形成的分子轨道则称为 分子轨道分子轨道，它们的反键轨道用、表示.*2pz 2py 2pz 2py*O22p2p 2pz 2py*2pz 2py*OO原子
22、轨道原子轨道原子轨道原子轨道分子轨道分子轨道例4:O2 分子分子2O(1s22s22px22py12pz1)O2O2 分子轨道图分子轨道图1个个 键键 双键双键2p2p2s 2s 2s*2s 1s*1s 1s 1s*2xp*2zp*2yp 2 yp 2 zp 2xp分子轨道式分子轨道式(1s)2 (*1s)2 (2s)2 (*2s)2()2()2 ()2 ()1()1 2xp 2 yp 2 zp*2yp*2zp或简写成或简写成 KKKK()2 ()2 ()2()1()1 2xp 2 yp 2 zp*2yp*2zp分子中电子数分子中电子数8 8x2=16e2=16e2个个3 电子电子 键键 O2
23、 2(1 1s s)2 2(1 1s s)2 2(2 2s s)2 2(2 2s s)2 2(2 2pxpx)2 2(2 2pypy)2 2(2 2pzpz)2 2(2 2pypy)1 1(2 2pzpz)1 1(2 2pxpx)2 O(1s22s22px22py12pz1)O2O2 KKKK(2px2px)2 2(2py2py)2 2(2pz2pz)2 2(2py2py)1 1(2pz2pz)1 1 分子轨道中电子排布遵守三规则分子轨道中电子排布遵守三规则能量最低原理能量最低原理保里不相容原理保里不相容原理洪特规则洪特规则F2 分子轨道图分子轨道图1个个 键键 单键单键2p2p2s 2s 1
24、s*1s 1s 1s*2xp*2zp*2yp 2 yp 2 zp 2xp分子轨道式分子轨道式(1s)2 (*1s)2 (2s)2 (*2s)2()2()2 ()2 ()2()2 2xp 2 yp 2 zp*2yp*2zp或简写成或简写成 KKKK()2 ()2 ()2()2()2 2xp 2 yp 2 zp*2yp*2zp分子中电子数分子中电子数9 9x2=18e2=18eF-F *2s 2s例5:N2 分子分子2N(1s22s22px12py12pz1)N2 N2 分子轨道图分子轨道图2p2p*2xp*2zp*2yp 2 yp 2 zp 2xp1s1s 1s*1s2s 2s 2s*2sAO
25、MO AO分子轨道式分子轨道式(1s)2 (*1s)2 (2s)2 (*2s)2 ()2()2 ()2 2 yp 2 zp 2xp 分子中电子数分子中电子数7 7x2=14e2=14eNNN2 KKKK(2py2py)2 2(2pz2pz)2 2(2px2px)2 2 NNN2(1s1s)2 2(1s1s)2 2(2s2s)2 2(2s2s)2 2(2py2py)2 2(2pz2pz)2 2(2px2px)2 2 2N(1s22s22px12py12pz1)N2N2 KKKK(2py2py)2 2(2pz2pz)2 2(2p2p)2 2 C2原子轨道原子轨道分子轨道分子轨道原子轨道原子轨道B2
26、少少2 2个电子个电子少少4 4个电子个电子例6:CO 分子分子C(1s22s22p2)COO(1s22s22p4)分子中电子数分子中电子数=6=6+8=148=14 异核双原子分子异核双原子分子 CO 异核双原子分子异核双原子分子 CO 和和 N2 是等电子是等电子体体。其分子轨道能级图与其分子轨道能级图与 N2 相似。值得注意的是相似。值得注意的是 C和和 O 的相应的原子轨道能的相应的原子轨道能量并不相等。量并不相等。三键三键 一个一个 键，两个键，两个 键。键。无单电子，显抗磁性无单电子，显抗磁性。同类轨道：同类轨道：孰高孰低？孰高孰低？分子轨道式分子轨道式KKKK()2 ()2 ()
27、2 2 yp 2 zp 2xp O MO C 2xp 2 yp 2 zp*2yp*2zp1s 1s *1s1s2s 2s *2s2s2p2p 分子轨道图分子轨道图*2xpZ 小的能量高。小的能量高。Z 大的能量低大的能量低。CO 分子分子COCO(1s1s)2 2(1s1s)2 2(2s2s)2 2(2s2s)2 2(2py2py)2 2(2pz2pz)2 2(2px2px)2 2 C(1s22s22p2)COCO KKKK(2py2py)2 2(2pz2pz)2 2(2p2p)2 2 O(1s22s22p4)分子中电子数=6+8=14COCO与N N2 2分子很相似NN CO CO与N N2
28、 2分子中都有14个e，并占据相同的分子轨道,把它们称为等电子体等电子体.性质很相似。1个 键、2个键.与N2的区别是O原子比C多提供2个e，形成一个配键OC 四分子的键级分子的键级 键级键的数目 分子轨道法中，生成的净的共价键净的共价键数目键级 例：键级H2：(2-0)/2=1键级键级的大小表示两个相邻原子间成键的强度。成键的强度。键级越大，键越牢固，分子越稳定。键级越大，键越牢固，分子越稳定。反键电子数）（成键电子数分子的键级212N341021）（反键电子数）（成键电子数分子的键级212O261021）（键级例2 H2+1/2（1-0）=0.5 H2 1/2（2-0）=1 He2+1/2
29、（2-1）=0.5 He2 1/2（2-2）=0 例3 H2 1/2（2-0）=1 He2 1/2（2-2）=0 O2 1/2（8-2）=2 N2 1/2（8-2）=3N2，2p2p 1s1s2s 2s*2pz 2py*2pz 2py*C2，B2，O2，2p 2p 2pz 2py*2pz 2py*F2CON2(2py2py)2 2(2pz2pz)2 2(2p2p)2 2 O2(2px2px)2 2(2py2py)2 2(2pz2pz)2 2(2py2py)1 1(2pz2pz)1 1 NN2p2p2s 2s 2s*2s 1s*1s MO 1s 1sAOAOA 图图*2xp*2zp*2yp 2
30、yp 2 zp 2xp1s1s 1s*1s2s 2s 2s*2sAO2p2p MO AO*2xp*2zp*2yp 2 yp 2 zp 2xpN2，C2，B2，O2，F2COB 图图必须注意必须注意 A 图和图和 B 图之间的差别图之间的差别:B 图图2p2pA 图图*2xp*2zp*2yp 2 yp 2 zp 2xp2p2p*2xp*2zp*2yp 2 yp 2 zp 2xp 7-3 7-3 金金 属属 键键 110多种元素中，金属元素占80%：80多种。金属单质以“单原子分子”存在。金属元素价电子数 4，大多只有1-2个。金属原子在晶格中的配位为6、8、12，很大！金属原子之间是如何联结在一
31、起成为金属固体呢？碱金属一一“自由电子自由电子”理理论论 金属原子价电子数少价电子数少、与原子核联系松弛，易脱落：脱落下来的电子不固定在某一金属原子附近。1.在众多原子之间相对自由地运动自由电子 电子气电子海洋电子海洋。2.很多原子共用共用很多电子特殊形式的共价键。多个电子多个原子核之间不停地运动，自由运动的电子把金属原子联系在一起 金属键金属键.金属键没有方向性，没有饱和性。每个原子将在空间允许的条件下，与尽可能多的原子形成金属键。金属结构：紧密堆积金属结构：紧密堆积，密度较大。价电子数越多，金属键越强，金属的密度、熔点、沸点越高。*金属晶体的紧密堆积金属晶体的紧密堆积 二、二、能带理论初步
32、能带理论初步 用分子轨道理论，把整个金属晶体看成是一个大整个金属晶体看成是一个大 分子分子。由于原子间的相互作用原子间的相互作用，使各原子中每一能级 分裂成等于晶体中原子数目的许多小能级，这些能级 常连成一片，称为能带。金属的价电子按分子轨道理价电子按分子轨道理 论原理填充在这些能带中论原理填充在这些能带中。充满电子的能带叫满带充满电子的能带叫满带，未充满电子的能带叫导带未充满电子的能带叫导带，满带和导带间的能量间隔叫禁带满带和导带间的能量间隔叫禁带。示意图半导体和绝缘体的能带分子结构化学键理论小结化学键理论小结作业P216-217:1，4，7，9，10，11，14，15，16，17共价键共价
33、键分子结构离子键离子键金属键金属键电子配对法杂化轨道法杂化轨道法分子轨道法价层电子对互斥法每一种理论(方法)都有其特点和适用范围。换言之，还没有一种理论是万能的！原子之间电负性相差很大电负性相差很大时 （NaCl,CsCl,MgO）考虑价电子中的未成对电子价电子中的未成对电子 （H2,HCl,HI）考虑全部价电子及其轨道全部价电子及其轨道 （BeCl2,BCl4,CH4）离子键离子键电子配对法电子配对法杂化轨道理论杂化轨道理论 考虑全部核外电子(轨道)(O2,N2,He2+)考虑金属原子价电子“自由”运动考虑分子中心原子周围电子对数 电子对互斥理论电子对互斥理论分子轨道理论分子轨道理论金属键金
34、属键一方净土一方净土:蓝天白云蓝天白云 山清水秀山清水秀7-4 分子间作用力分子间作用力众所周知，物质的存在形式有Introduction化学键化学键微观宏观原子之间强烈的相互作用力分子何以能呈宏观物质形式宏观物质形式气/液/固体存在?分子之间一定存在有一种吸引力吸引力!？原子原子 分子分子 物质物质共三个层次共三个层次:微观 极性共价键 分子中原子吸引共用电子对的能力电负性.构成分子的两种元素电负性差值。X=0非极性共价键Cl2 、H2X=0.1-1.6 极性共价键HClX1.7离子键NaCl(极端共价键极端共价键)7-4-1 分子的极性分子的极性一.分子的极性与偶极矩分子的极性与偶极矩极性
35、共价键中：如 H+Cl-恒量分子极性大小的物理量分子的偶极矩。大小相等、符号相反、相距为d的两个电荷称为偶极子偶极子.偶极子的电量与距离之积偶极矩。+q-qU=qd极性分子的偶极矩极性分子可表示为偶极子偶极子:通过下列的数据可以体会偶极矩单位通过下列的数据可以体会偶极矩单位 D 的大小：的大小：HI HBr HCl NH3 H2O 乙醚乙醚 /D 0.38 0.79 1.03 1.66 1.85 1.15二二.怎样判断分子的极性怎样判断分子的极性1.同核双原子分子同核双原子分子H2 :Cl2:H HCl Cl两个原子对共用电子对吸引力相等分子中电子云的分布均匀对称A2 正、负电荷重心重合非极性
36、分子非极性分子2.异核双原子分子异核双原子分子A BHCl：H ClH+Cl-正、负电荷重心不重合非极性共价键极性分子极性分子极性共价键HBr,HI,化学键的极性是否就等于分子的极性?3.多原子多原子分子的极性分子的极性非极性分子非极性分子如组成分子的化学键都是非极性共价键非极性分子非极性分子金刚石,石墨,P4,S8,如组成分子的化学键都是极性键?化学键有极性,则分子的极性取决于分子空间结构的对称性：在多原子分子中,如果分子空间结构完全对称如果分子空间结构不完全对称CO2CH4O=C=O极性分子极性分子H2ONH3CCl4多原子分子的偶极矩是各键矩的矢量和多原子分子的偶极矩是各键矩的矢量和!B
37、Cl3 双原子分子的偶极矩就是极性键的键矩。双原子分子的偶极矩就是极性键的键矩。极性分子的偶极矩称为永久偶极。极性分子的偶极矩称为永久偶极。BClClCl 非极性分子偶极矩为零，但各键矩不一定为零，如非极性分子偶极矩为零，但各键矩不一定为零，如 BCl 3 。BCl3 分子分子O偶极矩HH键矩矢量H2O 分子分子 多原子分子的偶极矩是各键矩的矢量和，如多原子分子的偶极矩是各键矩的矢量和，如 H2O 分子分子。*补充补充一一.取向力取向力 极性分子具有偶极矩H+Cl-。取向取向(调整方向)相互吸引 互相靠近靠近 极性分子之间因偶极相互作用而产生的吸引力极性分子之间因偶极相互作用而产生的吸引力 取
38、向力取向力极性分子极性分子极性分子极性分子相当于偶极子相当于偶极子,可表示为椭圆形静电静电相互作用实例：HCl溶解在溶解在H2O中中！7-4-2 分子之间的作用力分子之间的作用力二.诱导力诱导力 极性分子 非极性分子 H2O O2 固有偶极 诱导偶极 实例:O2溶解在H2O中；极性分子与非极性分子之间，靠近靠近诱导诱导吸引吸引固有偶极与诱导偶极相互作用而产生的吸引力-诱导力诱导力极性分子极性分子非非极性分子极性分子鱼在水中吸氧；海洋生物。较较取向力取向力弱弱!极性分子极性分子三.色散力色散力 非极性分子：如O2之间：电子云与原子核相对运动 产生瞬时相对位移瞬时相对位移 瞬时偶极矩瞬时偶极矩 相
39、互吸引 非极性分子之间，瞬时偶极相互作用非极性分子之间，瞬时偶极相互作用而产生的吸引力而产生的吸引力色散力色散力.O2 O2非极性分子非极性分子非非极性分子极性分子极性分子非极性分子极性分子极性分子所有分子所有分子之间都存在之间都存在实例：O2，N2，Cl2分子普通情况下以气体存在,但可降温降温/加压液化：液N2，液Cl2，液O2 色散力与分子量大小成正比：所有分子所有分子之间都之间都存在色散力存在色散力!色散力具有普适性色散力具有普适性!微观粒子微观粒子分子分子/原子原子/离子离子之间的万有引力之间的万有引力!F2 Cl2 Br2I2O2 S SeTe人多力量大人多力量大!科学真理 对于大多
40、数分子，对于大多数分子，色散力是主要的色散力是主要的！四.取向力、诱导力、色散力的关系色散力是分子之间作用力的主力军色散力是分子之间作用力的主力军！取向力+诱导力+色散力=分子间作用力分子间作用力1.普适性：原子之间；离子之间；分子原子之间。2.作用能作用能1050KJ/mol。3.无方向性和饱和性。类似于静电引力。4.对于大多数分子，色散力是主要的大多数分子，色散力是主要的！分子之间分子之间；特点(P+n n2 2a/Va/V2 2)(V-nbnb)=nRT 理想气体状态方程式 P V=n R T范德华获1910年诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖!分子间作用力分子间作用力 范德华力范德华力考虑到
41、分子之间的作用力,实际气体状态方程式：实际气体状态方程式：*化学史化学史五五.范德华半径范德华半径 常用的原子半径有三种：1.共价半径共价半径:分子内原子核间距的一半分子内原子核间距的一半。2.金属半径金属半径：金属晶体中相邻原子核间距的一半相邻原子核间距的一半。3.范氏半径范氏半径:分子晶体中相邻分子之间核间距的一半分子之间核间距的一半。注意rv rc 一方净土一方净土:蓝天白云蓝天白云 山清水秀山清水秀？7-4-3 氢氢 键键水分子水分子H2OYHX NOFYX、氢键的特点：有方向性和饱和性 与电负性极强的元素(F、O、Cl、N)相结合的氢原子,与另一分子中电负性极强的原子(F、O、Cl、
42、N)之间所产生的吸引力H+O-H+H+H+O-氢氢 键键。(H2O)nnH2O缔合CH3OHO 氢键的生成导致：分子间引力增强：DNA 双螺旋结构；分子间缔合：(H2O)n；物质的沸点升高：H2O 100 氢键键能：540KJ/mol，约为化学键能的 1/10。与范德华力相当。氢键的分类氢键的分类 分子内氢键的生成，一般会使化合物沸点、熔点降低，汽化热、分子内氢键的生成，一般会使化合物沸点、熔点降低，汽化热、升华热减小。也常影响化合物的溶解度，如邻位硝基苯酚比其间升华热减小。也常影响化合物的溶解度，如邻位硝基苯酚比其间位、对位更不易溶于水，而更易溶于非极性溶剂中。位、对位更不易溶于水，而更易溶
43、于非极性溶剂中。HONOO 邻硝基苯酚邻硝基苯酚分子间氢键分子间氢键分子内氢键分子内氢键水分子间的氢键分子间作用力的重要实例分子间作用力的重要实例1.蛋白质蛋白质2.DNA a-螺旋结构1.蛋白质蛋白质 b b-折折板构形結构板构形結构氫鍵氫鍵三級结构图三級结构图 四級四級结构图结构图 最重要的生命遗传分子最重要的生命遗传分子 DNA双螺旋结构双螺旋结构53年发现 62年获奖 脱氧核糖核酸分子 分子之间与原子之间作用力的比较分子之间与原子之间作用力的比较化化 学学 键键离子键共价键金属键范德华力范德华力ArArHClHClH2OH2O47 KJ/mol26 KJ/mol 9 KJ/molHIH
44、I21 KJ/molNaCl，CsCl，MgOH2，O2，N2，HCl，HI，H2OFe，Ti，W决定物质bp、mp等物理性质的主要因素.决定物质化学性质的主要因素!约1:10平均20-30J/mol 平均300-400KJ/mol范德华力+氢 键(约各1/2)10-50J/mol100-800 KJ/mol 分子之间的相互吸引力范德华力。原子之间强烈的相互吸引力化学键。强相互作用强相互作用弱相互作用弱相互作用 原子原子原子原子 分子分子分子分子化学键化学键范德华力范德华力 物物 质质(气、液、固)分分 子子结结 论论地理 种族 文化（语言、历史）生活方式（习惯）信仰、理想（大同社会）人人人人
45、国家国家民族凝聚力民族凝聚力建设和谐社会！建设和谐社会！团结就是力量！团结就是力量！The end Thank you!7-4-47-4-4 离子的极化作用离子的极化作用 共价键型的分子：分子内原子靠化学键力结合 HH 分子之间存在范德华力 H2H2 离子键型的分子：在离子键型的分子中：离子间除静电引力外，还有诱导力起重要作用离子之间范德华力NaBrNaI1.离子极化作用与变形性离子极化作用与变形性电荷相反的离子接近时，在相反电场的作用下，电子云会发生变形离子使异号离子电子云变形的作用离子的极化受异号离子极化而产生电子云变形的现象离子的变形阳离子的正电场会吸引阴离子的(外层)电子云阴离子的电子
46、云与原子核产生相对位移阴离子的负电“重心”移向阳离子 正电重心则相对地偏离阳离子即阴离子在阳离子电场作用力下即阴离子在阳离子电场作用力下正负电荷正负电荷“重心重心”相对位移相对位移 阳离子：正电荷多，半径较小 Z/r大，电场强，对阴离子的电子云影响大 阳离子极化作用强。阳离子极化作用强。阴离子：负电荷多，半径较大 Z/r小，电场弱，电子云易受阳离子吸引而变形.阴离子变形性较大。阴离子变形性较大。阳离子使负离子电子云变形的作用阳离子的极化.受阳离子极化而产生电子云变形的现象阴离子的变形.2.离子极化对化学键的影响 离子极化的结果，离子键向共价键过渡(键型转变键型转变)离子键离子键 极性共价键 极
47、性共价键 极性共价键 共价键共价键 HF HCl HBr HI I-I溶解度降低颜色加深3.离子极化对于物质物理性质的影响无色黄色浅黄色橙黄色深红色在H2O溶在H2O微溶 相互极化越强，电子云重叠的程度也越大，键的极性相互极化越强，电子云重叠的程度也越大，键的极性 也越减弱，键长缩短，从而由离子键过渡到共价键也越减弱，键长缩短，从而由离子键过渡到共价键。离子极化对化学键型的影响一方净土一方净土:蓝天白云蓝天白云 山清水秀山清水秀晶晶 体体 概概 述述物质 气态 液态 固态 无定性体：石蜡、沥青外形不规则不整齐外形不规则不整齐晶体：钻石、金刚石 外形规则整齐外形规则整齐 7-5 晶体结构晶体结构
48、一.晶体定义 质点 在空间有规则地排列成的 具有整齐外形，以规则多面体形式出现的固体物质。特点：特点：(1)晶体的外表特征是具有整齐规则的几何外形。晶体的外表特征是具有整齐规则的几何外形。非晶体没有一定的几何外形，常称为无定形体。(2)有固定的熔点。有固定的熔点。石英晶体,1713 0C时:开始熔化至熔化完.非晶体则无此性质，有较宽的熔化温度范围。(3)具有各向异性。具有各向异性。晶体的光学性质、导热和导电性等都是有 方向性的，即晶体不同方向上的性质不同.非晶体是各向同性的。(离子、原子、分子)二二.晶体的类型晶体的类型金属晶体。分子晶体原子晶体离子晶体)(;)(;)(;)(dcba1.离子离
49、子晶体晶体晶体的基本单位晶体的基本单位晶胞晶胞面心立方面心立方体心立方体心立方离子之间依靠离子键联接在一起！离子之间依靠离子键联接在一起！2.原子晶体原子晶体SiO2原子之间依靠共价键联接！原子之间依靠共价键联接！3.分子晶体分子晶体 分子之间依靠范德华力联接！分子之间依靠范德华力联接！4.金属晶体金属晶体 原子之间依靠金属键联接！原子之间依靠金属键联接！原子之间依靠金属键联接！原子之间依靠金属键联接！三三.各种晶体的结构和特性各种晶体的结构和特性 *晶体分类6:68:84:48:46:3质点化学键熔点例导电 导热离子型晶体NaClCsClZnSCaF2TiO2离子离子键高NaCl1274KL
50、iF原子型晶体金刚石(C)单质硅(Si)(Si)B4CBC原子共价键低金刚石3844K分子型晶体冰(H2O)I2(CO2)分子范德华力高I2386K金属晶体FeCuAgAuPt原子金属键高钨3683K作业P216-217:1，4，7，9，10，11，14，15，16，17,19，20，21，22，23，24，25,。五、大五、大键键（p50-51）C 2 s22px12py12pz 基态 C 2 s12px12py12pz1 激发态1、SO2 S：3 s12px23py13pz2O：2 s12px22py12pz2（1个）O：2 s22px22py12pz1（2个）SOOOP2P2P2(sp2
