1、第第 2 章章化学键与化学键与分子结构分子结构7认识分子间作用力和氢键的本质，会解释其对物质 性质的影响。1认识化学键的本质；2掌握离子键的形成及其特点；3掌握离子的特征，离子极化概念；4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；5初步认识分子轨道，掌握第二周期元素的分子轨道 特点；6理解金属键理论，特别是能带理论，会用能带理论 解释固体分类；本章教学要求本章教学要求2.1 化学键的定义化学键的定义 Definition of chemical bond2.2 离子键理论离子键理论 Ionic bond theory2.3 共价
2、键的概念与路易斯结构式共价键的概念与路易斯结构式 Concept of the covalent bond theory and Lewis structure formula2.7 金属键理论金属键理论 Metallic bond theory 2.8 分子间作用力和氢键 Intermolecular forces and hydrogen bond2.4 用以判断共价分子几何形状的价层电子对互斥用以判断共价分子几何形状的价层电子对互斥 理论理论 VSEPR for judging the configuration of the covalence molecular 2.5 原子轨道的重
3、叠原子轨道的重叠 价键理论价键理论 Superposition of atomic orbital valence bond theory2.6 分子轨道理论分子轨道理论 Molecular orbital theory2.1 化学键的定义化学键的定义 Definition of chemical bond1.什么是化学键什么是化学键2Na(s)+Cl2(g)2NaCl(s)颜色颜色状态状态导电性导电性通电下通电下银灰色银灰色 黄绿色黄绿色 无色无色 固体固体 气体气体 晶体晶体 极强极强 极弱极弱 极弱，熔融导电极弱，熔融导电 无变化无变化 无变化无变化 熔融下反应逆转熔融下反应逆转 Pau
4、ling L在The Nature of The Chemical Bond中提出了用得最广泛的化学键定义：如果两个原子（或原子团）之间的作用力强得足以如果两个原子（或原子团）之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体，它们之间就存形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单地说，化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力。在化学键。简单地说，化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力。不同的外在性质反映了不同的内部结构各自内部的结合力不同2.已明确了的化学键类型已明确了的化学键类型化化学学键键共价共价键键金属金属键键离子配键离子偶极配
5、键离子键 电价配键配配键键双原子共价键多原子共价键电子对键（单、双、叁键）单电子键三电子键共轭 键多中心键极 性 键 共价配键非极性键电价电价键键（1）离子键的形成）离子键的形成2.2.1 离子键及其特点离子键及其特点2.2 离子键理论离子键理论 Ionic bond theory)2p(2sNa)Na(3s62e-molkJ4961-11nnnI)3p(3sCl)3pCl(3s62emolkJ348.752-1nnnENaCln静电引力形成条件 XA XB 2.0形成化学键-450 kJmol-1（2）离子键的特点离子键的特点 本质是静电引力（库仑引力）没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决
6、定）键的极性与元素的电负性有关2RqqfNaClCsCl 也可用 Hannay&Smyth 公式来计算键的离子性。离子性=16(x)+3.5(x)2100%xA-xB离子性百分率离子性百分率(%)0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.201040915223039475563707682868992（3)晶格能晶格能(lattice energy)定义定义 1 1mol 的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收 的能量，以符号U 表示。作用 度量离子键的强度。晶格类型相同时，U与正、负离子电荷数成正比，与离子间距离r0成反比。MX(S)M+(
7、g)+X-(g)993 801747 6612 852 2 614 2 430 1 918+1,-1+1,-1+1,-1 +1,-1+2,-2 +2,-2 +2,-2 +2,-2231 282298 323210 240 257 256 923 786 747 7043 791 3 401 3 223 3 054化合物化合物 离子电荷离子电荷 ro/pm U/kJmol-1 t(m.p.)/NaF NaCl NaBr NaIMgO CaO SrO BaO 晶格能可以通过各种方法计算晶格能可以通过各种方法计算得到（本课程不要求），最常用的得到（本课程不要求），最常用的有以下几种方法：有以下几种方
8、法：波恩-哈勃循环 玻恩-兰达公式 水合能循环法EDISHUUEDISH21)()(21ff卤化物卤化物 实验值实验值 计算值计算值 最佳值最佳值 (热化学循环热化学循环)(波恩波恩-兰达公式兰达公式)LiF LiCl LiBr LiINaFNaClNaBrNaIKF KCl KBr KI1033845.2797.9739.7915.0788.0739.3692.0813.4708.8679.5640.21004 840.1781.2 718.4914.2770.3 728.4 680.7 812.1701.2671.1632.21008 811.3766.1708.4902.0755.271
9、8.8663.2797.5687.4659.8623.0 （4）离子极化离子极化 (ionic polarization)分子中原子的核外电子受电场的作用，电子云发分子中原子的核外电子受电场的作用，电子云发生变形，这种现象称为极化。生变形，这种现象称为极化。离 子 自 身 也 受 其 他 离 子 电 场 的 作 用，也 可 以 发离 子 自 身 也 受 其 他 离 子 电 场 的 作 用，也 可 以 发生极化，其结果都是使电子云变形，并使正离子和负生极化，其结果都是使电子云变形，并使正离子和负离子之间产生了额外的吸引力。离子之间产生了额外的吸引力。负离子的半径一般较大，外壳上有较多的电子，易于
10、被诱导，变形性大。负离子的半径一般较大，外壳上有较多的电子，易于被诱导，变形性大。通常研究离子间的相互作用时，一般考虑正离子的极化作用和负离子的变通常研究离子间的相互作用时，一般考虑正离子的极化作用和负离子的变形性。形性。极化和变形极化和变形 极 化 作 用 的 强 弱极 化 作 用 的 强 弱 影 响 极 化 作 用 的 强 弱 因 素 决 定影 响 极 化 作 用 的 强 弱 因 素 决 定于离子的半径、电荷和电子构型。离子电荷愈高、于离子的半径、电荷和电子构型。离子电荷愈高、半径愈小，极化作用愈强。正离子的电子层结构对半径愈小，极化作用愈强。正离子的电子层结构对极化作用也有影响。极化作用
11、也有影响。极化作用和变形性极化作用和变形性变形性的大小变形性的大小 离子的半径愈大，变形性愈大。变形性也与电子构型离子的半径愈大，变形性愈大。变形性也与电子构型有关，外层具有有关，外层具有917个电子的离子变形性比稀有气体构型的要大得个电子的离子变形性比稀有气体构型的要大得多。多。附加极化作用附加极化作用 负离子被极化后，在一定程度上增强了负离子对正负离子被极化后，在一定程度上增强了负离子对正离子的极化作用，离子的极化作用，结果正离子变形被极化，正离子被极化后，又增结果正离子变形被极化，正离子被极化后，又增加了它对负离子的极化作用。这种加强的极化作用称为附加极化。加了它对负离子的极化作用。这种
12、加强的极化作用称为附加极化。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，会引起化学键型的变化，键的性质可能从离子键逐步过渡到共价键.即经过一系列中间状态的极化键，最后可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）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 熔点和沸点降低熔点和沸点降低 如，在如，在BeCl2等化合物
13、中，等化合物中，Be2半径最小，又是半径最小，又是2电子构型，因此电子构型，因此Be2有很大的极化能力，使有很大的极化能力，使Cl发生比较显著的变形，发生比较显著的变形，Be2和和Cl之间的键有较显著的共价性。因此之间的键有较显著的共价性。因此BeCl2具有较低的熔、沸点具有较低的熔、沸点 （410）。溶解度降低溶解度降低 离子极化使离子键逐步向共价键过渡，根据相似相溶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，离子极化的结果必然导致化合物在水中溶解度的降低。的原理，离子极化的结果必然导致化合物在水中溶解度的降低。化合物的颜色化合物的颜色 在一般情况下，如果组成化合物的两种离子都是无
14、在一般情况下，如果组成化合物的两种离子都是无色的，则化合物也无色，如色的，则化合物也无色，如NaCl、KNO3，如果其中一种离子无色，则另，如果其中一种离子无色，则另一种离子的颜色就是该化合物的颜色，如一种离子的颜色就是该化合物的颜色，如 K2CrO4 呈黄色。呈黄色。较强的极化作用也会影响离子化合物晶型的转变较强的极化作用也会影响离子化合物晶型的转变可用离子极化观点解释。可用离子极化观点解释。为什么下列各物质溶解度依次减小，颜色逐渐加深？AgF（白色）AgCl（白色）AgBr（淡黄色）AgI（黄色）为什么Na2S易溶于水，ZnSZnS难溶于水？Question 1Question 1Solu
15、tion2.2.2 离子的特征离子的特征离子键离子键的强度的强度正、负离正、负离子的性质子的性质离子化合离子化合物的性质物的性质取决于取决于取取决决于于1.离子电荷离子电荷 (charge)正离子通常只由金属原子形成，其电荷等于中性原 子失去电子数目。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;出现在离子晶体中的负离子 还可以是多原子离子 。)(SO242.离子半径离子半径(radius)严格讲，离子半径无法确定（电子云无明确边界）核间距（nuclear separation）的一半关键是如何分割（X射线衍射 法）三套数据，使用时应是自洽的推荐使用R.D.Shanon半径
16、数据（考虑到配位数的影响）1)对同一主族具有相同电荷的离子而言，半径自上而下增大。例如：Li+Na+K+Rb+Cs+；F-Cl-Br-I-2)对同一元素的正离子而言,半径随离子电荷升高而减 小。例如:Fe3+Fe2+3)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。例如：O2-F-Na+Mg2+Al3+4)4)相同电荷的过渡元素和内过渡元素正离子的半径均随 原子序数的增加而减小，第 1 章介绍原子半径时提到 “镧系收缩”的概念,该概念也适用于电荷数为+3 和 Ln3+离子。能得到真正的“离子半径”吗的?不论是阴离子还是阳离子，其电荷密度都随半径的增大而减小。可以设不论是阴离子还是
17、阳离子，其电荷密度都随半径的增大而减小。可以设想想,在阴、阳离子相互在阴、阳离子相互“接触接触”的那一点上的那一点上,电荷密度是最小的。如果能测得电荷密度是最小的。如果能测得相邻离子间电荷密度的变化曲线并找出极小值所在的部位相邻离子间电荷密度的变化曲线并找出极小值所在的部位,该部位就是离子间该部位就是离子间Question 2Question 2Solution的分界线。可惜的是的分界线。可惜的是,极小值的精确位置很难确极小值的精确位置很难确定定,它极易受实验不精确性和两个相邻离子本身它极易受实验不精确性和两个相邻离子本身性质的影响，电荷密度曲线上出现的是范围颇性质的影响，电荷密度曲线上出现的
18、是范围颇大的一个最低密度区，而不是一个极小值。大的一个最低密度区，而不是一个极小值。3.离子的电子构型离子的电子构型(electronic configuration)稀有气体组态(8电子和2电子组态)拟稀有气体组态(18电子组态)含惰性电子对的组态(182电子组态)不规则组态(917电子组态)不同类型的正离子对同种负离子的结合力大小:8 电子构型的离子917电子层构型的离子18或18+2电子层构型的离子 LP-BP BP-BP 根据 VP 和 LP 的数目,可以推测出分子的空间构型1.基本要点基本要点2.分子形状的确定方法分子形状的确定方法例：XeF2 2+(8-21)/2=5 XeF4 4
19、+(8-41)/2=6 XeOF4 5+(8-12-4 1)/2=6 XeO2F2 4+(8-22-2 1)/2=5VP=1/2A的价电子数+X提供的价电子数 离子电荷数()首先先确定中心原子首先先确定中心原子A的价层电子对数的价层电子对数VP例:VP()=(6+40+2)=424SO21负正 VP=BP+LP =与中心原子成键的原子数+（中心原子价电子数-配位原子未成对电子数之和)2或者或者 确定电子对的空间排布方式确定电子对的空间排布方式通式通式共用共用电子对电子对原子原子A在原子在原子B周围的排列方式周围的排列方式 （理想的（理想的BAB键角）键角）结构结构中心原子上不含孤对电子的共价分
20、子的几何形状2直线直线(180)AB2AB33平面三角形平面三角形(120)AB44正四面体正四面体(10928)AB55三角双锥三角双锥(BaABa,180)(BeABe,120)(BeABa,90)Ba轴向轴向B原子，原子，Be平伏平伏B原子原子AB66正八面体正八面体(90,180)确定孤对电子数和分子空间构型LP=0 分子的空间构型分子的空间构型=电子对的空间构型电子对的空间构型BeH2BF3CH4PC15SF6VP=(2+2)=2 LP=021VP=(3+3)=3 LP=021VP=(4+4)=4 LP=021VP=(5+5)=5 LP=021VP=(6+6)=6 LP=021总电子
21、总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 2 2 0 3 3 0 3 1总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 4 4 0 3 1 2 2总电子总电子 电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 5 5 0 4 1 3 2 2 3 孤对电子优先代替平伏位孤对电子优先代替平伏位置上的原子和相关键对电子置上的原子和相关键对电子总电子总电子
22、电子对电子对 成键成键 未成对未成对 分子构型分子构型 实例实例 对数对数 理想构型理想构型 电子对电子对 电子对电子对 6 6 0 5 1 4 2 第二对孤对电子优先代第二对孤对电子优先代替第一对孤对电子反位的原替第一对孤对电子反位的原子和相关键对电子子和相关键对电子键的极性和中心原子的电负性会使键角改变21VP=(4+0+2)=3VP=(6+4)=521S=OFFFFC=OClCl21124o18110oN:HHH18107oN:FFFo102当分子中有当分子中有 键时键时,键应排在相键应排在相当于孤对电子的位置当于孤对电子的位置 ！判断 OF2 分子的基本形状。写出路易斯结构式写出路易斯
23、结构式,并读出中心原子周围价电子对的总数并读出中心原子周围价电子对的总数:中心原子价层有中心原子价层有 4 对电子。对电子。4 对价电子的理对价电子的理想排布方式为正四面体想排布方式为正四面体,但考虑到其中包括两但考虑到其中包括两个孤对个孤对,所以分子的实际几何形状为角形所以分子的实际几何形状为角形,相相当于当于 AB2E2 型分子。型分子。F O FQuestion 7Question 7Solution判断 XeF4 分子的基本形状 中心原子价层有中心原子价层有 6 对电子。理想排布方对电子。理想排布方式为正八面体式为正八面体,但考虑到其中包括两个孤但考虑到其中包括两个孤对对,所以分子的实
24、际几何形状为平面四方所以分子的实际几何形状为平面四方形形,相当于相当于AB4E2 型分子。型分子。中心原子中心原子 Xe 的价电子数为的价电子数为 8，F 原子的未成对电子数为原子的未成对电子数为1。可以算得中。可以算得中心原子价电子对的总数和孤对数分别为心原子价电子对的总数和孤对数分别为:(价层电子对总数)=4(84)/2=6 (孤电子对的数目)=(84)/2=2Question 8Question 8Solution2.5 原子轨道的重叠原子轨道的重叠价键理论价键理论 Superposition of atomic orbital valence bond theory2.5.1 共价作用
25、力的本质和共价键的共价作用力的本质和共价键的 特点特点 Nature of the covalence force of characterizations of the covalence bond 2.5.2 杂化轨道杂化轨道 Hybrid orbital 怎样解释形成双键和叁键的原子间共享 2 对、3 对电子？电子对的享用与提供电子的原子轨道间存在什么 关系？能否用原子轨道在空间的取向解释分子的几何形 状？解决了这些问题才能揭示成键本质揭示成键本质 1.价键理论价键理论(valence bond theory)基本观点基本观点2.5.1 共价作用力的本质和共价键的特点共价作用力的本质和共
26、价键的特点 带有相反电荷的两个离子带有相反电荷的两个离子(例如例如A+和和B-)彼引接近的过程中彼引接近的过程中,系统能量的系统能量的变化可表示为两核之间距离的函数。变化可表示为两核之间距离的函数。曲线的最低点相应于吸引力等于排斥力的状态,该状态下两核间的平衡距离 R0 叫做核间距(符号为 d)，与核间距 d 对应的势能(Ed)则是由气态正、负离子形成离子键过程中放出的能量。显然，图形反映了两个中性原子间通过共用电子对相连形成分子，是显然，图形反映了两个中性原子间通过共用电子对相连形成分子，是基于电子定域于两原子之间，基于电子定域于两原子之间，形成了一个密度相对大的电子云（负电性）形成了一个密
27、度相对大的电子云（负电性），这就是价键理论的基础。这就是价键理论的基础。因此，共价键的形成条件为：能量最低原理 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H2分子的形成分子的形成2.共价键的特征共价键的特征 结合力的本质是电性的 具有方向性（是因 为每种元素的原子能提 供用于形成共价键的轨 道是具有一定的方向）具有饱和性（是指每种元素的原子能提供用于 形成共价键的轨道数是一定的）H Cl例如：H O HN N键：键：重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆重叠轨道的电子云密度沿键轴方向的投影为圆 形，表明电子云密度绕键轴（原子核之
28、间的连形，表明电子云密度绕键轴（原子核之间的连 线）对称。形象的称为线）对称。形象的称为“头碰头头碰头”。3.共价键的键型共价键的键型轨道可由各种方式组成 键：键：重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称。重叠轨道的电子云密度绕键轴不完全对称。形象的称为形象的称为 “肩并肩肩并肩”。键：d 轨道重叠形成的轨道重叠形成的 （本课程不要求）（本课程不要求）形成条件形成条件：成键原子一方提供孤对电子，另一方 提 供空轨道。4BF222ps2FBFFF422ps2COOC 4.4.配位键（共价键里的一种特殊形式）配位键（共价键里的一种特殊形式）4NHHNHHH5.键参数键参数（bond parameter
29、s）分子中两个原子核间的平均距离 化学键的性质在理论上可以由量子力学计算作定量讨论，也可以通过表征键的性质的某些物理量来描述，如：电负性、键能、键长、键角和键级。分子中键与键之间的夹角 这两个参数可以通过X射线单晶衍射等实验手段测量得到.键长键长(bond length)：键角键角(bond angle)：二甲基嘧啶胺与二甲基嘧啶胺与ZnCl2 在无水乙在无水乙醇中形成的配合物醇中形成的配合物三斜晶系三斜晶系a=0.73280 nm b=0.97584 nm c=1.41329 nm =95.638=98.919 =95.751 表示在通常外界条件下物质原子间相互作用的强弱。定义为：在298
30、K和100 kPa下将1mol气态双原子分子断裂成2 mol气态原子所需要的能量。键能键能(bond energy):):对双原子分子：离解能对双原子分子：离解能=键能键能对多原子分子：键能指平均键能对多原子分子：键能指平均键能D(H Cl)=431 kJmol-1 D(Cl Cl)=244 kJ mol-1)()(1-321molkJ38633563754273H-NDDDE例如例如 NH3)()(=mr生生成成物物反反应应物物EEH -+mrH4E(O-H)LK2H2O(g)OO2 2(g)(g)+2 2HH2 2(g)(g)E(O O)2E(H H)4H(g)2O(g)rHm=2E(H
31、H)+LKE(O O)4E(O-H)偶极矩偶极矩 bond dipole moment(m m)m m=q d大小相等，符号相反彼此相距为 d 的两个电荷（+q和-q）组成的体系称为偶极子，其电量与距离之积，就是分子的偶极矩。ClHmC1043.330m例如：H2N2CO2CS2H2SSO2H2OHClHBrHICOHCN00003.665.336.163.432.631.270.406.99分子分子/1030Cm键的极性5.键矩(m m):m m=ql3.键角4.键长分子的空间构型2.键能(E)1.键级(BO)键的强度BO=(成键轨道中的电子数 反键轨道中的电子数）212.5.2 杂化轨道杂
32、化轨道（hybrid orbital）如果 H2O 和 NH3 分子中的 OH 键和 NH 键是由 H 原子的 1s 轨道与 O 原子和 N 原子中单电子占据的2p 轨道重叠形成的，HOH 和 HNH 键角应为 90；事实上,上述两个键角各自都远大于90。原子轨道为什么需要杂化？原子轨道为什么可以杂化？如何求得杂化轨道的对称轴间的夹角？Pauling提出杂化轨道理论。新理论必须解决如下问题：成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道成键时能级相近的价电子轨道相混杂，形成新的价电子轨道杂杂化轨道化轨道1.基本要点基本要点轨道成分变了总之，杂化后的轨道总之，杂化后的轨道轨道的能量变了轨道
33、的形状变了结果当然是更有利于成键！变了变了 杂化后轨道伸展方向，形状和能量发生改变 杂化前后轨道数目不变2.杂化形式杂化形式 sp3杂化2p2s2s2psp3四个四个 sp3 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化CH4中共价中共价 键形成键形成基态碳原子基态碳原子的结构的结构杂化轨道杂化轨道2s2p轨道轨道2s2p2s2psp2三个三个 sp2 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化 BCl3 中共中共价键的形成价键的形成基基态态硼硼原原子子的的结结构构杂化轨道杂化轨道 sp2杂化 sp杂化2s2p2s2psp2p两个两个 sp 杂化轨道杂化轨道激发激发杂化杂化 HBeH基态铍原子基态铍原子的结构的结构
34、 BeH2 中共中共价键的形成价键的形成杂化轨道杂化轨道30104HOHH2O中中O原子采取原子采取 sp3 不等性杂化不等性杂化p2s2sp3 3 杂化杂化sp3H2O中共价键形成中共价键形成杂化轨道杂化轨道基态氧原子的基态氧原子的 结结 构构18107HNHNH3中中N 原子采取原子采取 sp3 不等性杂化不等性杂化sp3杂化杂化基态氮原子的基态氮原子的 结结 构构NH3中共价键形成中共价键形成杂化轨道杂化轨道试用杂化轨道理论解释下面问题：NH3、H2O 的键角为什么比 CH4 小？CO2 的键角为 何是180？乙烯为何取120 的键角？在 BCl3 和 NCl3 分子中，中心原子的氧化数
35、和配体 数都相同，为什么两者的空间分子结构却不同？还是杂化形式不同 在 sp2 和 sp 杂化轨道中，是否也存在不等性杂化？各举一例！例如 SO2 和 CO 杂化形式不同Question 9Question 9Solutionsp3dsp3d2)1(3f P sp3 sp2 sp s3p s 0 1/4 1/3 1/2 3/4 1 f =1.732 2(最大最大)1.991 1.993 1.732 1 3计算了两个杂化轨道之间夹角两个杂化轨道之间夹角 注意这些都是量子化注意这些都是量子化学的内容，本课程不作要学的内容，本课程不作要求求.成分分别为它们所含的和sgjijijiij)(cos11共
36、用电共用电子对数子对数结构结构杂化轨杂化轨道理想道理想夹角夹角直线型直线型sp2 平面三角平面三角形形sp23正四面正四面体体sp34三角双三角双锥锥dsp35正八面体正八面体d2sp36定定 义义：多个原子上相互平行的 p 轨道连贯重叠 在一 起构成一个整体，而 p 电子在这个 整体内 运动所形成的键形成条件形成条件：参与成键的原子应在一个平面上，而且 每个原子都能提供1个相互平行的 p 轨道 n 2.0形成化学键-450 kJmol-1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 熔点和沸点降低熔点和沸点降低 如，在如，在BeCl2等化合物中，等化合物中，Be2半径最小，又是半径最
37、小，又是2电子构型，因此电子构型，因此Be2有很大的极化能力，使有很大的极化能力，使Cl发生比较显著的变形，发生比较显著的变形，Be2和和Cl之间的键有较显著的共价性。因此之间的键有较显著的共价性。因此BeCl2具有较低的熔、沸点具有较低的熔、沸点 （410）。溶解度降低溶解度降低 离子极化使离子键逐步向共价键过渡，根据相似相溶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，离子极化的结果必然导致化合物在水中溶解度的降低。的原理，离子极化的结果必然导致化合物在水中溶解度的降低。化合物的颜色化合物的颜色 在一般情况下，如果组成化合物的两种离子都是无在一般情况下，如果组成化合物的两种离子都是
38、无色的，则化合物也无色，如色的，则化合物也无色，如NaCl、KNO3，如果其中一种离子无色，则另，如果其中一种离子无色，则另一种离子的颜色就是该化合物的颜色，如一种离子的颜色就是该化合物的颜色，如 K2CrO4 呈黄色。呈黄色。2.5 原子轨道的重叠原子轨道的重叠价键理论价键理论 Superposition of atomic orbital valence bond theory2.5.1 共价作用力的本质和共价键的共价作用力的本质和共价键的 特点特点 Nature of the covalence force of characterizations of the covalence bo
39、nd 2.5.2 杂化轨道杂化轨道 Hybrid orbital 1.价键理论价键理论(valence bond theory)基本观点基本观点2.5.1 共价作用力的本质和共价键的特点共价作用力的本质和共价键的特点 带有相反电荷的两个离子带有相反电荷的两个离子(例如例如A+和和B-)彼引接近的过程中彼引接近的过程中,系统能量的系统能量的变化可表示为两核之间距离的函数。变化可表示为两核之间距离的函数。曲线的最低点相应于吸引力等于排斥力的状态,该状态下两核间的平衡距离 R0 叫做核间距(符号为 d)，与核间距 d 对应的势能(Ed)则是由气态正、负离子形成离子键过程中放出的能量。显然，图形反映了
40、两个中性原子间通过共用电子对相连形成分子，是显然，图形反映了两个中性原子间通过共用电子对相连形成分子，是基于电子定域于两原子之间，基于电子定域于两原子之间，形成了一个密度相对大的电子云（负电性）形成了一个密度相对大的电子云（负电性），这就是价键理论的基础。这就是价键理论的基础。因此，共价键的形成条件为：能量最低原理 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H2分子的形成分子的形成1.偶极偶极-偶极作用力偶极作用力(dipole-dipole force)偶极-偶极作用力是指极性分子与极性分子的永久偶极间的静电引力。这种作用力的大
41、小与分子的偶极矩直接相关。三种物质的熔点和沸点按列出的顺序依次升高，被认为偶极-偶极作用力按同一顺序增大而引起的。相对分子质量相对分子质量t(m.p.)/t(b.p.)/10-30 Cm32.092185.0111.2033.998133.8187.781.8334.076 85.6060.753.67性质性质SiH4PH3H2S偶极偶极-偶极相互作用力对物质性质的影响偶极相互作用力对物质性质的影响2.色散力色散力(dispersion force)指分子的瞬间偶极与瞬间诱导偶极之间的作用力，也叫伦敦力(London force)。通常情况下非极性分子的正电荷重心与负电荷重心重合,但原子核和电子的运动可导致电荷重心瞬间分离，从而产生瞬间偶极。瞬间偶极又使邻近的另一非极性分子产生瞬间诱导偶极，不难想像，两种偶极处于异极相邻状态。
