1、第七章第七章 分子结构分子结构学习要求学习要求1.掌握离子键理论的基本要点。掌握离子键理论的基本要点。2.掌握电子配对法和共价键的特征。掌握电子配对法和共价键的特征。3.能用轨道杂化理论来解释一般分子的构型。能用轨道杂化理论来解释一般分子的构型。4.能用价层电子对互斥理论来预言一般主族元素的能用价层电子对互斥理论来预言一般主族元素的分子构型。分子构型。5.掌握分子轨道理论的基本要点，会用该理论处理掌握分子轨道理论的基本要点，会用该理论处理第一、第二周期同核双原子分子。第一、第二周期同核双原子分子。6.了解离子极化和分子间力的概念。了解金属键和了解离子极化和分子间力的概念。了解金属键和氢键的形成
2、和特征。氢键的形成和特征。7.了解各类晶体的内部结构和特征。了解各类晶体的内部结构和特征。化学键与分子结构化学键与分子结构原子结构、原子结构、核外电子排布核外电子排布原子如何构成分子原子如何构成分子分子与分子之间如何作用分子与分子之间如何作用分子的结构分子的结构H2O 的结构如何？有极性吗？的结构如何？有极性吗？H2O的的H、O如何成键？如何成键？为什么为什么H2O的沸点比的沸点比H2S的沸点高？的沸点高？涉及化学建、分子结构、分子间作用力等涉及化学建、分子结构、分子间作用力等首先要明确一个概念：化学键首先要明确一个概念：化学键？分子中原子之间的相互作用。分子中原子之间的相互作用。化学键一般分
3、为：化学键一般分为：离子键、离子键、共价键、共价键、金属键金属键同时还需明确：同时还需明确：为什么要研究分子结构？为什么要研究分子结构？#分子是物质独立存在，并保持其化学性质分子是物质独立存在，并保持其化学性质的最小微粒；的最小微粒；#分子的结构分子的结构决定决定分子的性质分子的性质物质的性质物质的性质决定决定7.1 离子键理论离子键理论1916 年，德国科学家年，德国科学家科塞尔科塞尔 提出：提出：离子键：离子键：原子间发生电子转移，形成正原子间发生电子转移，形成正负离子，并通过静电作用而形成的化学键。负离子，并通过静电作用而形成的化学键。如如NaCl。【以以NaCl为例讲解离子键如何形成】
4、为例讲解离子键如何形成】静电引力下静电引力下，二者相互接近，同时两离子的二者相互接近，同时两离子的外层电子之间、原子核之间产生排斥。外层电子之间、原子核之间产生排斥。引力斥力引力斥力，正负离子间结合成离子化合，正负离子间结合成离子化合物。物。Na：电负性很小，易失去电子；电负性很小，易失去电子；Na -e-Na+Cl：电负性很大，易得到电子电负性很大，易得到电子；Cl +e-Cl-1、发生电子转移形成稳定的离子。、发生电子转移形成稳定的离子。2、依靠静电吸引，依靠静电吸引，形成离子键。形成离子键。【可见，离子键的形成包含两步】【可见，离子键的形成包含两步】离子键的特性离子键的特性1、离子键作用
5、力的本质是静电引力离子键作用力的本质是静电引力 221rqqFq1、q2：正负离子所带电量，正负离子所带电量，r：正负离子的核间距离，：正负离子的核间距离，F：静电引力：静电引力。1、离子键没有方向性、离子键没有方向性 离子电荷离子电荷球形对称球形对称，对各个方向的吸引，对各个方向的吸引都一样，所以无方向性。都一样，所以无方向性。离子键的特性离子键的特性2、离子键没有饱和性、离子键没有饱和性 只要空间允许，一个离子可以同时吸引只要空间允许，一个离子可以同时吸引几个电荷相反的离子，所以无饱和性。几个电荷相反的离子，所以无饱和性。是否意味着是否意味着一个离子周围排列的带相反一个离子周围排列的带相反
6、电荷离子的数目是任意的？电荷离子的数目是任意的？实际上，每个离子周围排列的带相反电荷离实际上，每个离子周围排列的带相反电荷离子的数目是固定的。子的数目是固定的。NaCl晶体中，晶体中，Na+(6Cl-)；Cl-(6Na+)CsCl晶体中，晶体中，Cs+(8Cl-)；Cl-(8Cs+)7.1.2 决定离子化合物性质的因素决定离子化合物性质的因素 离子键的本质是静电引力（离子键的本质是静电引力（F q1q2/r2），因此影响离子键强度的因素有：因此影响离子键强度的因素有：离子的电荷离子的电荷 q离子的电子层构型离子的电子层构型离子半径离子半径 r离子的三个重要特征参数离子的三个重要特征参数1、离子
7、的半径、离子的半径 决定正、负离子间吸引力的最重要因素。决定正、负离子间吸引力的最重要因素。离子半径越小离子半径越小吸引力越大吸引力越大离子键越强离子键越强，熔点越高，熔点越高(1)离子半径的概念离子半径的概念 离子晶体中，将离子看成相离子晶体中，将离子看成相切的球，正负离子的核间距是切的球，正负离子的核间距是 r+和和 r-之和之和。dr+r-d 值可由晶体的值可由晶体的 X 射线衍射实验得到射线衍射实验得到MgO d=210 pmpm210rrd22OMg 只要知道其中一种离子半径，就可求出另外只要知道其中一种离子半径，就可求出另外一种。一种。1927年，戈德施密特（年，戈德施密特（Gol
8、dschmidt H）用光折射法测得用光折射法测得O2-的半径的半径 132 pm，因此，因此Mg2+的半径的半径78。本书附录十一中列出来鲍林离子半径本书附录十一中列出来鲍林离子半径(2)离子半径的变化规律离子半径的变化规律电子层电子层 ，具有相同电荷数的离子半径，具有相同电荷数的离子半径 Li+Na+K+Rb+Cs+;F-Cl-Br-Mg 2+Al 3+;K+Ca 2+；过渡元素，离子半径变化规律不明显过渡元素，离子半径变化规律不明显。从左至右，离子电荷数从左至右，离子电荷数 ，最高价离子半径，最高价离子半径 。(ii)同周期主族元素同周期主族元素(iii)同一元素，不同价态的离子，电荷高
9、的半径小同一元素，不同价态的离子，电荷高的半径小Ti 4+Ti 3+；Fe 3+Fe 2+(IV)负离子半径一般较大；正离子半径一般较小负离子半径一般较大；正离子半径一般较小2、离子的电荷、离子的电荷 离子电荷越高离子电荷越高静电引力越强静电引力越强离子键越强离子键越强，熔点越高熔点越高如：如：CaO熔点熔点2590，KF熔点只有熔点只有8563、离子的电子层构型、离子的电子层构型离子的电子层构形不同，对键型及性质影响离子的电子层构形不同，对键型及性质影响很大（如极化）很大（如极化）离子的电子层构型大致有离子的电子层构型大致有5种：种：(1)2电子构型电子构型 1s2，形成离子后，最外层有，形
10、成离子后，最外层有2个电子（个电子（Li+、Be2+、B3+）(2)8电子构型电子构型 ns2np6，形成离子后，最外层为，形成离子后，最外层为8个电子。个电子。Na+：2s22p6(3)9 17电子构型电子构型 ns2np6nd19，形成离子后，最外层为，形成离子后，最外层为917个电子。个电子。Fe2+：3s23p63d64s2(4)18电子构型电子构型 ns2np6nd10，形成离子后，最外层为，形成离子后，最外层为18个电子个电子。Pb4+：5s25p65d106s26p2，(ds,p区高价离子，区高价离子，Ag+,Hg2+）(5)18+2电子构型电子构型 (n-1)s2 (n-1)p
11、6(n-1)d10 ns2，形成离子后，最外，形成离子后，最外层为层为2个电子、次外层为个电子、次外层为18个电子。个电子。(Pb2+5s25p65d106s26p2）(p区低价离子区低价离子,Sn2+)不同电子构形的阳离子对同种阴离子的作不同电子构形的阳离子对同种阴离子的作用力用力,有所不同。有所不同。如：如：Na+和和Cu+电荷相同，离子半径几电荷相同，离子半径几乎相同（分别为乎相同（分别为95pm和和96pm），而），而NaCl溶于水，溶于水，CuCl不溶于水。不溶于水。7.1.3 晶格能：晶格能：衡量离子键的强弱衡量离子键的强弱 1 mol气体正离子与气体正离子与1 mol气态负离子结
12、合成气态负离子结合成1 mol固态离子化合物时所放出的能量固态离子化合物时所放出的能量，用，用 U 表表示。示。Na+(g)+F-(g)=NaF(s)U=H 晶格能越大，形成离子晶体时放出的晶格能越大，形成离子晶体时放出的能量越多，晶体越稳定，离子键越强。能量越多，晶体越稳定，离子键越强。1、影响晶格能的因素、影响晶格能的因素(1)离子的电荷（晶体类型相同时）离子的电荷（晶体类型相同时）Z ，U 例：例：U(NaCl)U(CaO)(3)离子的电子层构型离子的电子层构型(4)晶体的结构类型晶体的结构类型（八面体、正四面体）（八面体、正四面体）Na(s)+1/2F2(g)=NaF(s)HNa(g)
13、2、晶格能的计算、晶格能的计算SNa的升的升华能华能Na的的电离能电离能INa+(g)1/2DF2离解能离解能F(g)EF的电子亲的电子亲合能能合能能+F-(g)UNaF的晶格能的晶格能 HS+I+1/2D+E+UNa+(g)+F-(g)NaF(s)U 波恩哈伯循环波恩哈伯循环U H-S-I-1/2D-E=-569.3-108.8-502.3-1/2153.2-(-349.5)=-907.5kJmol-1离子化合物的晶格能越大，表示正、负离子间离子化合物的晶格能越大，表示正、负离子间结合力越强，晶体越牢固，其熔点越高，硬度结合力越强，晶体越牢固，其熔点越高，硬度越大。越大。7.2 共价键理论共
14、价键理论离子键理论离子键理论离子化合物的形成离子化合物的形成相同原子如何形成相同原子如何形成单质分子单质分子(H2,O2)电负性相近的原子如电负性相近的原子如何形成化合物何形成化合物(HCl,H2O)共共价价键键理理论论价键理价键理论论分子轨分子轨道理论道理论一、价键理论一、价键理论电子配对法；电子配对法；VB法（法（Valence Bond Theory）1、路易斯的经典共价键理论、路易斯的经典共价键理论2、现代共价键理论、现代共价键理论1、路易斯的经典共价键理论、路易斯的经典共价键理论1916 年，美国科学家年，美国科学家 Lewis 提出。提出。分子中的原子都有形成稀有气体分子中的原子都
15、有形成稀有气体电子结构的趋势，以求得本身的稳电子结构的趋势，以求得本身的稳定。定。而达到这种结构，可以而达到这种结构，可以不通过不通过电子转移形成离子和离子键来完成，电子转移形成离子和离子键来完成，而是而是通过共用电子对来实现。通过共用电子对来实现。ClClHH 路易斯（Gilbert Newton Lewis，18751946年）【Lewis 经典共价键理论的贡献】经典共价键理论的贡献】但但 没有说明这种键的本质，也不能说明为没有说明这种键的本质，也不能说明为什么带负电荷的电子不相互排斥，反而配什么带负电荷的电子不相互排斥，反而配对使两原子牢固结合对使两原子牢固结合。提出了一种不同于离子键的
16、新键型（共价提出了一种不同于离子键的新键型（共价键），解释了键），解释了 比较小的元素之间如何成比较小的元素之间如何成键。键。B ClClCl BCl 3 中，中，B原子未达到稀有气体结构，原子未达到稀有气体结构，Lewis 经典共价键理论无法解释。经典共价键理论无法解释。2、现代共价键理论、现代共价键理论 1927年，海特勒（年，海特勒（Heitler）和和 伦敦伦敦（London）用量子力学处理氢分子用量子力学处理氢分子，解，解决了两个氢原子之间的化学键的决了两个氢原子之间的化学键的本质问题本质问题，使共价键理论从经典的使共价键理论从经典的 Lewis 理论发展理论发展到现代共价键理论。到
17、现代共价键理论。1.共价键的形成共价键的形成以以H2分子的形成为例说明分子的形成为例说明 核间距核间距 R0为为74 pm。当电子自旋方向相反当电子自旋方向相反的的两个两个H原子逐渐靠近时，原子逐渐靠近时，发生相互作用，发生相互作用，每个每个氢核除吸引自己的氢核除吸引自己的1s电子电子外，还吸引另一个氢原子外，还吸引另一个氢原子的的1s电子电子;距离较远时，电子之间虽有排斥，但氢距离较远时，电子之间虽有排斥，但氢核对另一个氢原子电子云的吸引是主要的核对另一个氢原子电子云的吸引是主要的；核间距核间距 R0为为74 pm。随核间距的缩小，电随核间距的缩小，电子间排斥逐渐增强，直子间排斥逐渐增强，直
18、到到吸引力排斥力吸引力排斥力，此，此时时核间距保持在平衡距核间距保持在平衡距离离d，体系的，体系的总能量降总能量降到最低到最低，此时两个，此时两个H原原子之间形成稳定的共价子之间形成稳定的共价键。键。核间距核间距 R0为为74 pm。实验测得，实验测得，H2分子中的核间距分子中的核间距d74 pm;而氢原子的玻尔半径为而氢原子的玻尔半径为53 pm;74 pm 孤对孤对-键对键对(LP-BP)键对键对-键对键对(BP-BP)2.推断分子或离子空间构型的具体步骤推断分子或离子空间构型的具体步骤（1）确定中心原子的价电子对数）确定中心原子的价电子对数以以AXm为例为例（A中心原子，中心原子，X配体
19、）配体）：()=2AXVP负正的价电子数提供的价电子数离子电荷数 A的价电子数主族序数的价电子数主族序数 配体配体X：H和卤素每个原子各提供一个价电和卤素每个原子各提供一个价电子子、氧与硫不提供价电子氧与硫不提供价电子SO42-:VP=(6+4 0+2)/2=4原则原则：（2）确定电子对的空间构型：）确定电子对的空间构型：VP2直线形直线形VP3平面三角形平面三角形VP4正四面体正四面体VP5三角双锥三角双锥VP6正八面体正八面体（3）根据中心原子的孤对电子数，推断分子）根据中心原子的孤对电子数，推断分子的空间构型的空间构型a.LP=0（无孤对电子无孤对电子）分子的空间构型分子的空间构型 =电
20、子对的空间构型电子对的空间构型b.LP 0（有孤对电子有孤对电子）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孤对电子总是处于斥力最小的位置。孤对电子总是处于斥力最小的位置。SF4S的价层电子数：的价层电子数：6+4*1=10，5对。对。四个键对，四个键对，1个孤对。即个孤对。即VP=5 LP=1VP=5，电子对的空间构型为三角双锥，电子对的空间构型为三角双锥，S FF FFSFFF FF斥力最小斥力最小LPBP(90o)3 2LP在水平方向，分子构型为变形四面体（跷跷板形）在水平方向，分子构型为变形四面体（跷跷板形）ClF3(ICl3)Cl的价层电子总数的价层电子总数7+1
21、3=10，即，即5对对三个键对，两个孤对三个键对，两个孤对价电子对的几何构型：价电子对的几何构型：分子构型呢？分子构型呢？电子对电子对互斥作互斥作用用几何构型几何构型构构 型型abc90 L-L 01否定否定090 L-B 6否定否定3490 B-B 022T型型三角双锥体三角双锥体IF2-I的价电子总数的价电子总数7+121=10，即，即5对对二个键对，三个孤对；二个键对，三个孤对；价层电子对几何构型：价层电子对几何构型：三角双锥体三角双锥体稳定构型为直线形（稳定构型为直线形（p152）3.判断共价分子构型实例判断共价分子构型实例AlCl3 H2S SO32-NH4+NO2 IF363总数总
22、数对数对数电子对电子对构型构型分子分子构型构型A lC lC lC l三角形三角形84SHHV形形84SOOO三角锥三角锥84NHHHH四面体四面体53NOOV形形105FFFT形形7.5 分子轨道理论简介分子轨道理论简介 价键理论可以很好地说明共价键的形成，并能预价键理论可以很好地说明共价键的形成，并能预测分子的空间构型，得到了广泛的应用。测分子的空间构型，得到了广泛的应用。O2：VB法法:O:O:应无单电子应无单电子 但是，实验结果说明但是，实验结果说明O2含有两个未成对电子？含有两个未成对电子？分子轨道理论分子轨道理论（MO）价键理论无法解释。因为价键理论解释共价键的形成时价键理论无法解
23、释。因为价键理论解释共价键的形成时只考虑原子最外层的未成对电子，只考虑原子最外层的未成对电子，没有考虑原子没有考虑原子内层电子内层电子的贡献的贡献。如考虑，显然更符合成键实际情况。如考虑，显然更符合成键实际情况。1932年，提出了一种新的共价键理论，即年，提出了一种新的共价键理论，即分子分子轨道理论轨道理论（molecular orbital theory），），MO法。法。该理论注重该理论注重分子的整体性分子的整体性，能较好地说，能较好地说明了多原子分子的结构，明了多原子分子的结构，在现代共价键理在现代共价键理论中占有很重要的地位。论中占有很重要的地位。分子轨道理论的核心：分子轨道理论的核心
24、：电子离域电子离域一、什么叫分子轨道？一、什么叫分子轨道？分子中原子轨道的波函数线性组合就得到分分子中原子轨道的波函数线性组合就得到分子轨道，显然分子轨道的波函数也是子轨道，显然分子轨道的波函数也是Schrdinger方程的解。方程的解。分子轨道分为分子轨道分为 成键分子轨道成键分子轨道、反键分子轨道反键分子轨道。ab线性组合线性组合2条分子轨道条分子轨道IaabbCCabIIabCCC，C系数，表示原子轨道对分子轨道的贡献程度系数，表示原子轨道对分子轨道的贡献程度 两核间电子几率密度增大，能两核间电子几率密度增大，能量比原子轨道低，量比原子轨道低，成键分子轨道成键分子轨道 两核间电子几率密度
25、减少，能量两核间电子几率密度减少，能量比原子轨道高，比原子轨道高，反键分子轨道反键分子轨道【分子轨道和原子轨道的主要区别】【分子轨道和原子轨道的主要区别】原子中，电子的运动只受原子中，电子的运动只受 1个原子核的作用，个原子核的作用，原子轨道是原子轨道是单核系统。单核系统。原子轨道的名称用原子轨道的名称用s、p、d表示，而分子轨道的表示，而分子轨道的名称则相应地用名称则相应地用、表示。表示。分子中，电子在所有原子核的作用下运动，分子分子中，电子在所有原子核的作用下运动，分子轨道是轨道是多核系统多核系统。二、分子轨道理论要点二、分子轨道理论要点 1、分子中的电子在整个分子范围内运动，分子中的电子
26、在整个分子范围内运动，电子电子运动是离域的运动是离域的。2、分子轨道数目等于各原子轨道数目之和。分子轨道数目等于各原子轨道数目之和。（轨道数目守恒）（轨道数目守恒）3、电子在分子轨道中的排布、电子在分子轨道中的排布也遵守也遵守Pauli不相容不相容原理、能量最低原理和原理、能量最低原理和Hund规则。规则。4、为了有效地组成分子轨道，要求成键的各原子为了有效地组成分子轨道，要求成键的各原子轨道符合下述三原则，轨道符合下述三原则，即即组成分子轨道三原则：组成分子轨道三原则：(1)对称性匹配原则对称性匹配原则 原子轨道在不同的区域具有不同的位相，只有原子轨道在不同的区域具有不同的位相，只有位相相同
27、位相相同的重叠才能有效成键。的重叠才能有效成键。s px+s-px 沿沿x方向重叠，方向重叠，两者对称两者对称性一致，组成性一致，组成分子轨道分子轨道 d xy py+Py-dxy 沿沿 x 方向，可组合成有效的方向，可组合成有效的分子轨道分子轨道(2)能量相近原则能量相近原则 在对称性匹配的原子轨道中，只有在对称性匹配的原子轨道中，只有能量相近能量相近的的原子轨道才能组合成分子轨道，而且能量愈相近原子轨道才能组合成分子轨道，而且能量愈相近愈好。愈好。H 1s -1312 kJmol-1 Na 3s -496 kJmol-1O 2p -1314 kJmol-1Cl 3p -1251 kJmol
28、-1 左面左面3条轨道能量相近，彼此间可组合形成分子轨道条轨道能量相近，彼此间可组合形成分子轨道 Na的的3s 比左面比左面3个轨道的能量高许多，不能与之组个轨道的能量高许多，不能与之组合。实际上合。实际上 Na 与与H，Cl，O 一般不形成共价键，只一般不形成共价键，只以离子键相结合。以离子键相结合。(3)最大重叠原理最大重叠原理 在对称性一致、能量相近的基础上，原子轨在对称性一致、能量相近的基础上，原子轨道重叠越大，越易形成分子轨道。道重叠越大，越易形成分子轨道。在上述三条原则中，在上述三条原则中，对称性匹配原则是首要的对称性匹配原则是首要的，它，它决定原子轨道有无组合成分子轨道的可能性。
29、决定原子轨道有无组合成分子轨道的可能性。能量相近原则能量相近原则和和轨道最大重叠原则轨道最大重叠原则决定分子轨道的决定分子轨道的组合效率组合效率。5、分子轨道理论中，用分子轨道理论中，用键级（键级（bond order）表示键的）表示键的牢固程度。牢固程度。键级键级 =(成键电子数成键电子数 反键电子数反键电子数)/2键级愈大，键愈稳定键级愈大，键愈稳定。它可以是整数、分数。它可以是整数、分数。键级为零的分子不能存在。键级为零的分子不能存在。三、同核双原子分子的分子轨道能级图三、同核双原子分子的分子轨道能级图 每个分子轨道都有相应的能量，把各分子轨道按能每个分子轨道都有相应的能量，把各分子轨道
30、按能级高低顺序排列，就得到级高低顺序排列，就得到分子轨道能级图分子轨道能级图。第二周期元素中，由于各自的第二周期元素中，由于各自的2s、2p轨道能量之轨道能量之差不同，所形成的差不同，所形成的同核双原子分子同核双原子分子的分子轨道能级的分子轨道能级顺序有两种：顺序有两种：1S1S2S2S2P2P 1S 1S*2S 2S*2Px 2Px*2Py 2Pz 2Py*2Pz*A适用于适用于 O2，F2 分子，分子，2px 2p 1s *1s 2s *2s 2px 2py=2pz *2py=*2pz *2px 组合成分子轨道时，不发生组合成分子轨道时，不发生2s和和2p轨道的相互作用，只轨道的相互作用，
31、只是两原子的是两原子的s-s、p-p轨道的线性组合；轨道的线性组合；(1)原子的原子的2s和和2p轨道能量相差较大轨道能量相差较大 1S*2S*1S1S2S2S2P2P 1S 2S 2Px 2Px*2Py 2Pz 2Py*2Pz*B 适用于除适用于除O2、F2外的第二外的第二周期同核双原子分子（周期同核双原子分子（Li2、Be2、B2、C2、N2等）等）2p 2px(2)原子的原子的2s和和2p轨道的能量相差较小轨道的能量相差较小 组合成分子轨道时，一个原子的组合成分子轨道时，一个原子的2s轨道除和另一个原轨道除和另一个原子的子的2s轨道发生重叠外，还可与轨道发生重叠外，还可与2p轨道重叠；轨
32、道重叠；1s *1s 2s *2s 2py=2pz 2px *2py=*2pz 1.7,（NaCl）0 X 1.7(HF,AgCl)正、负正、负电荷中心电荷中心不重合不重合 X=0（N2）正、负电荷中心重合正、负电荷中心重合 X越大、键的极性越大越大、键的极性越大2、分子的极性、分子的极性HF极性键双原子分子极性键双原子分子极性键、空间不对称的多原子分子极性键、空间不对称的多原子分子NH3、H2O、CH3Cl 正负电荷中正负电荷中心不重合心不重合极性分子极性分子非极性分子非极性分子正负电荷中正负电荷中心重合心重合N2、H2、O2非非极性键双原子分子极性键双原子分子极性键、空间对称的多原子分子极
33、性键、空间对称的多原子分子CH4、BF3、CO2非非极性键组成的单质分子是不是都是非极性分子极性键组成的单质分子是不是都是非极性分子？非非极性键组成的单质分子是否都是非极性分子极性键组成的单质分子是否都是非极性分子？非非极性键双原子分子极性键双原子分子N2、H2、O2是；多是；多原子单质分子原子单质分子P4、S8等也是；等也是；但但O3不是不是非非极性分子！极性分子！8O 1s22s22p4 O3是是sp2不等性杂化，不等性杂化，其构型为其构型为V字型，字型，并且有一个并且有一个 34，导致正、负电荷重心不重合。，导致正、负电荷重心不重合。3、偶极矩：、偶极矩：表示分子极性大小表示分子极性大小
34、q：电量：电量d：正负电荷重心之间的距离：正负电荷重心之间的距离 =q*d 偶极矩是各键矩偶极矩是各键矩的矢量和的矢量和H2OOHH0 极性分子极性分子BF3BFFF 0，非极性分子非极性分子分子的偶极矩分子的偶极矩(10-30 Cm)分子式偶极矩分子式偶极矩H2N2CO2CS2CH4COCHCl3H2S000000.403.503.67SO2H2ONH3HCNHFHClHBrHI5.336.174.909.856.373.572.671.40【分子偶极矩与键矩的关系】【分子偶极矩与键矩的关系】极性键构成的双原子分子：极性键构成的双原子分子：分子偶极矩分子偶极矩=键矩，键矩，如如HCl多原子分
35、子：多原子分子：分子偶极矩分子偶极矩=键矩的矢量和键矩的矢量和4、偶极的类型、偶极的类型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。(1)永久（固有）偶极永久（固有）偶极(2)诱导偶极诱导偶极_=0 非极性分子在外电场作用下，电子云与核发生相对非极性分子在外电场作用下，电子云与核发生相对位移，造成分子外形变化，分子出现了偶极，这个偶位移，造成分子外形变化，分子出现了偶极，这个偶极叫极叫诱导偶极诱导偶极。诱导偶极用诱导偶极用 表示，表示，其大小和其大小和电场强度成正比电场强度成正比，也和分子的变形性成正比也和分子的变形性成正比。_ 此外，极性分子在外电场作用下，其偶极也可以增大。
36、此外，极性分子在外电场作用下，其偶极也可以增大。此过程称为分子的此过程称为分子的变形极化变形极化，即所谓的，即所谓的分子变形性分子变形性。分子体积越大，电子越多，变形性越大。分子体积越大，电子越多，变形性越大。(3)瞬间偶极瞬间偶极 非极性分子在无外电场时，由于运动和碰撞，非极性分子在无外电场时，由于运动和碰撞，导致导致原子核和电子的相对位置瞬间发生变化原子核和电子的相对位置瞬间发生变化，其正负电重其正负电重心在某一瞬间不重合，所产生的偶极叫心在某一瞬间不重合，所产生的偶极叫瞬间偶极。瞬间偶极。显然，瞬间偶极也和分子的变形性有关显然，瞬间偶极也和分子的变形性有关。同样，极性分子也会产生瞬间偶极
37、。同样，极性分子也会产生瞬间偶极。二、分子间作用力二、分子间作用力（范德华力）（范德华力）原子之间原子之间分子分子化学键化学键大小在一般为几大小在一般为几百百 kJ mol-1聚集成聚集成s，l，g？分子间作用力（三种）分子间作用力（三种）1、定向力（取向力）、定向力（取向力）极性分子之间的极性分子之间的永久偶极永久偶极永久偶极永久偶极作用力作用力仅存在于仅存在于极性分子之间极性分子之间。偶极距越大，定向力也越大偶极距越大，定向力也越大2、诱导力、诱导力永久偶极诱导偶极之间的作用力永久偶极诱导偶极之间的作用力。极性分子作为电场，可使非极性分子产生诱导偶极性分子作为电场，可使非极性分子产生诱导偶
38、极或使极性分子的偶极增大。极或使极性分子的偶极增大。极性分子与非极性分子之间，极性分子与非极性分子之间，极性分子与极性分子之间。极性分子与极性分子之间。存在那些分子之间？存在那些分子之间？3、色散力、色散力瞬间偶极瞬间偶极-瞬间偶极之间的作用力。瞬间偶极之间的作用力。由于各种分子均有瞬间偶极，故色散力存在于极性由于各种分子均有瞬间偶极，故色散力存在于极性分和极性分子，极性分子和非极性分子以及非极性分子分和极性分子，极性分子和非极性分子以及非极性分子和非极性分子之间和非极性分子之间。色散力色散力存在于所有分子中存在于所有分子中分子半径分子半径 ，相对分子质量，相对分子质量 ，变形性，变形性 ，色
39、散力，色散力 存在那些分子之间？存在那些分子之间？*色散力不仅存在广泛，而且在三种分子间色散力不仅存在广泛，而且在三种分子间作用力中，作用力中，色散力经常是最主要的色散力经常是最主要的。kJmol-1 取向力取向力 诱导力诱导力 色散力色散力 Ar 0 0 8.49HCl 3.305 1.104 16.82非非极性分子极性分子非非极性分子：极性分子：色散力色散力非非极性分子极性分子：极性分子极性分子：色散力、诱导力色散力、诱导力极性分子极性分子：极性分子极性分子：色散力、诱导力、取向力色散力、诱导力、取向力【分子间作用力小结】【分子间作用力小结】取向力、诱导力、色散力统称范德华力取向力、诱导力
40、、色散力统称范德华力，具有以下的共性：，具有以下的共性：(1)永远存在于分子之间。永远存在于分子之间。(2)力的作用很小，一般为几个力的作用很小，一般为几个kJ/mol到几十个到几十个kJ/mol，比化学也键小比化学也键小1到到2个数量级。个数量级。(3)无方向性和饱和性。无方向性和饱和性。(4)近程力（几百个近程力（几百个pm），），F 1/r7。(5)经常以色散力为主。经常以色散力为主。(6)影响物质的熔点、沸点、溶解度等。影响物质的熔点、沸点、溶解度等。熔沸点：熔沸点：F2Cl2Br2I2(色散力随分子质量增大而增强色散力随分子质量增大而增强)第第8节节 离子的极化离子的极化将离子置于电
41、场中，会发生什么情况？将离子置于电场中，会发生什么情况？离子的电子云发生变形离子的电子云发生变形 离子被电场极化离子被电场极化 表表明明离子具有离子具有变形性变形性。一、离子的变形性一、离子的变形性离子在电场作用下，电子云发生变形的现象。离子在电场作用下，电子云发生变形的现象。影响简单离子变形性的因素？影响简单离子变形性的因素？(1)半径：半径：r 大，变形性大大，变形性大 故阴离子的变形性明显，阳离子中只有故阴离子的变形性明显，阳离子中只有r大大 Hg2+，Pb2+，Ag+等才考虑其变形性。等才考虑其变形性。(2)电荷：电荷：负电荷越高，变形性越大；正电荷越高，变形性越小负电荷越高，变形性越
42、大；正电荷越高，变形性越小 Si 4+Al 3+Mg 2+Na+(Ne)F O 2-电子层构型：电子层构型：外层（次外层）电子越多，变形性越大外层（次外层）电子越多，变形性越大Na+Cu+；Ca 2+Na+K+Rb+Cs+(2)电荷：电荷：r 相近时，电荷越高，极化能力越强相近时，电荷越高，极化能力越强 Mg 2+(8e,65 pm)Ti 4+(8e,68 pm )电子层构型电子层构型:r相近，电荷相同，外层电子越多，极化能力越强相近，电荷相同，外层电子越多，极化能力越强Ca2+,Mg 2+(8e)Fe2+,Ni2+(9 17)AgCl AgBr AgI【比较【比较MgO和和Al 2 O3 的
43、熔点】的熔点】从离子键强度考虑：从离子键强度考虑：Al2 O3中，中，Al3+O2-MgO中，中，Mg2+O2-m.p.Al2O3 MgO实际上，实际上，m.p.Al2O3 Mg2+Na+mp：NaCl MgCl2 AlCl3溶解度：溶解度：NaCl 和和CuClNaCl易溶于水，易溶于水，CuCl 难溶于水。难溶于水。（极化力（极化力Cu+Na+。r相近，电荷相同，外层相近，电荷相同，外层电子数越多，极化能力越强）电子数越多，极化能力越强）四、四、相互极化相互极化讨论讨论 Zn I2 、Cd I2、Hg I2 三者的熔、沸点：三者的熔、沸点：若只考虑若只考虑 Zn2+，Cd2+，Hg2+对对
44、 I-的极化作用，应该的极化作用，应该 ZnI2 的极化程度最大。因为三者的电荷相等，电子层结的极化程度最大。因为三者的电荷相等，电子层结构相同，而构相同，而 Zn2+的的 r 最小。最小。即即 ZnI2的熔点，沸点低，而的熔点，沸点低，而 HgI2 的熔点，沸点高的熔点，沸点高。Why？原因：没有考虑原因：没有考虑 Zn2+，Cd2+，Hg2+的变形性，即没的变形性，即没有考虑相互极化。有考虑相互极化。Zn2+的变形性最小，的变形性最小，Hg2+的变形性最大。故相互极的变形性最大。故相互极化的结果是化的结果是 HgI2 最大。最大。熔点和溶解度：熔点和溶解度：ZnI2 CdI2 HgI2 既
45、考虑阳离子对阴离子的极化，又考虑阴离既考虑阳离子对阴离子的极化，又考虑阴离子对阳离子的极化，叫子对阳离子的极化，叫相互极化相互极化。在遇到在遇到Pb2+，Ag+，Hg2+等阳离子时，要注意用等阳离子时，要注意用相互相互极化极化来解释问题。来解释问题。第第9节节 氢键氢键沸点：沸点：HF,HCl,HBr,HI按分子间力：按分子间力：HF HCl HBr HI实际上，实际上，HCl HBr HI CH3OCH3 形成形成分子内氢键时，削弱分子间作用力，分子内氢键时，削弱分子间作用力，故沸点，熔点故沸点，熔点不是很高。不是很高。OHNO2没有分子内氢键没有分子内氢键 m.p.113-114 有分子内
46、氢键有分子内氢键 m.p.4445 HONOO第第10节节 晶体的内部结构晶体的内部结构固体物质固体物质晶体晶体非晶体非晶体(1)规则的几何外形规则的几何外形；(2)固定的熔、沸点；固定的熔、沸点；(3)晶体中原子或分子按一定规律晶体中原子或分子按一定规律 周期性排列。周期性排列。晶体晶体离子晶体离子晶体金属晶体金属晶体分子晶体分子晶体原子晶体（如金刚石、原子晶体（如金刚石、SiC）晶体晶体按组成微粒之间作用力不同，可分为：按组成微粒之间作用力不同，可分为：1、离子晶体离子晶体 定义：定义：通过离子键形成的晶体通过离子键形成的晶体 作用力：作用力：离子键离子键（正负电荷间强烈的相互作用）（正负
47、电荷间强烈的相互作用）组成微粒：组成微粒：阳离子和阴离子阳离子和阴离子 包括：包括：碱、活泼金属氧化物、活泼金属和活泼非碱、活泼金属氧化物、活泼金属和活泼非金属形成的盐金属形成的盐物理特性：物理特性：熔沸点高、硬度大、质脆，能溶于水，导电熔沸点高、硬度大、质脆，能溶于水，导电典型代表物：典型代表物：氯化钠（氯化钠（NaCl）、氯化铯（）、氯化铯（CsCl）黄球表示黄球表示Na+，绿球表示，绿球表示Cl-在氯化钠晶体中，钠离子与氯离子通过在氯化钠晶体中，钠离子与氯离子通过离子键相结合，每个钠离子与和它紧邻的离子键相结合，每个钠离子与和它紧邻的6个氯离子相连，每个氯离子与和它紧邻个氯离子相连，每个
48、氯离子与和它紧邻的的6个钠离子相连。个钠离子相连。绿球表示绿球表示 Cs+，黄球表示，黄球表示Cl-。在氯化铯晶体中，离子键相结合，每个在氯化铯晶体中，离子键相结合，每个铯离子与和它紧邻的铯离子与和它紧邻的8个氯离子相连，每个氯离子相连，每个氯离子与和它紧邻的个氯离子与和它紧邻的8个铯离子相连。个铯离子相连。2、原子晶体原子晶体 定义：定义：相邻原子间以共价键结合而形成的空间网状相邻原子间以共价键结合而形成的空间网状结构晶体结构晶体组成微粒：组成微粒：原子原子 作用力作用力:共价键（相邻原子间通过共用电子对形成共价键（相邻原子间通过共用电子对形成的强烈相互作）的强烈相互作）物理特性物理特性:熔
49、沸点高、硬度大，难溶于水，导电性差熔沸点高、硬度大，难溶于水，导电性差 常见原子晶体：常见原子晶体：金刚石金刚石(C)、晶体硅、晶体硅(Si)、金刚砂、金刚砂(SiC)、水晶、水晶(SiO2)每个黄球表示一个碳原子每个黄球表示一个碳原子(C).在金刚石晶体中，所有碳原子以非极在金刚石晶体中，所有碳原子以非极性共价键相结合成网状结构，每个碳性共价键相结合成网状结构，每个碳原子与和它紧邻的原子与和它紧邻的4个碳原子相连，个碳原子相连，键角键角109o28。金刚石金刚石:3、分子晶体分子晶体 分子间以分子间作用力结合而形成的晶体。分子间以分子间作用力结合而形成的晶体。构成微粒：构成微粒：分子分子作用
50、力作用力:分子间作用力（范德华力）分子间作用力（范德华力）物理特性物理特性:熔沸点低、一般质软，晶体不导电，溶熔沸点低、一般质软，晶体不导电，溶于水后能电离则水溶液导电于水后能电离则水溶液导电包括：包括：酸、非金属氧化物、非金属单质酸、非金属氧化物、非金属单质典型代表物：典型代表物：干冰干冰(CO2)干冰干冰(CO2)每个黄球表示一个碳原子每个黄球表示一个碳原子(C)，每个紫，每个紫球表示一个氧原子球表示一个氧原子(O)。在干冰晶体中，二氧化碳分子之间在干冰晶体中，二氧化碳分子之间以分子间作用力相连，每个二氧化以分子间作用力相连，每个二氧化碳分子与和它紧邻的碳分子与和它紧邻的12个二氧化碳个二
