第10章共价键与分子间作用力

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第十章 分子结构,10.1,离子键,10.2,共价键,10.3,分子间作用力,2,分子或晶体中相邻原子间强烈的相互作用力称为,化学键,。,离子键,共价键,(,配位键,),金属键,化学键的概念,3,10.1,离子键,一、形成与特点,静电引力,q,1,，,q,2,分别为正负离子所带电量，,r,为正负离子的核间距离。,无方向性和饱和性,与任何方向的电性不同的离子相吸引，所以无方向；,且只要是正负离子之间，则彼此吸引，即无饱和性。,4,二、影响离子键强弱及离子化合物性质的因素,电荷、半径,:,化合物,NaI,NaBr,NaCl,NaF,BaO,CaO,MgO,熔点,/K,935,1020,1074,1265,2173,2843,3075,电子构型,:,NaCl,易溶于水，,CuCl,难溶于水。,5,10.2,共价键理论,一 经典路易斯理论,1916,年，美国科学家,Lewis,提出共价键理论。认为分子中的原子都有,形成稀有气体电子结构的趋势,，求得本身的稳定。而达到这种结构，是通过共用最外层的单电子来实现。,例如,H +H =H H,通过共用一对电子，每个,H,均成为,He,的电子构型，形成一个共价键。,6,但,Lewis,没有说明这种键的实质，所以适应性不强。在解释,BCl,3,，,PCl,5,等其中的原子未全部达到稀有气体结构的分子时，遇到困难。,7,二、现代价键理论,引言：氢分子的共价键,计算表明，若两个,1s,电子以相同自旋的方式靠近，则,r,越小，,V,越大。此时，不形成化学键。,V,0,D,r,r,o,8,H,2,中的化学键，可以认为是,电子自旋相反配对,，结果使体系的能量降低。,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。两核吸引核间负电区，使 2 个,H,结合在一起。,9,、现代价键理论基本要点,(1)具有,自旋相反,的未成对电子的两原子相互接近时，,原子轨道（电子云）重叠,使核间电子云密度增大，体系能量降低，形成稳定的共价键。,(2)两个成键原子的电子云重叠越多，核间电子云密度就越大，形成的共价键就越牢固。,原子轨道最大重叠原理。,10,共价键的特征,共价键的饱和性,（受自旋相反限制）,一个原子上的一个电子只能与另一个原子上自旋方向相反的一个电子配对；,一个原子中所含未成对电子数就是它可能形成共价键的数目。,共价键的方向性,（受最大重叠原理限制,）,共价键的方向性示意图,11,s-s,s-p,p-p,1.,键：,原子轨道以,“,头碰头,”,的形式重叠形成的共价键。,共价键的类型（,键、,键、配位键）,12,键的电子云界面图,键的特点,：,电子云重叠程度大，能量低。故,键比较牢固，是,首选成键方式,。,13,键,:,原子轨道以,“,肩并肩,”,式重叠形成的共价键称为,键,。,键特点,：,电子云重叠程度较小，较活泼，且,键一般,不能单独存在,。,14,7,N,2s,2,2p,3,2s,2p,N,2,分子的成键方式：,15,键以,“,头碰头,”,式成键,重叠程度大,键较牢固,沿键轴呈圆柱形对称,自由旋转,单独存在,键以,“,肩并肩,”,式成键,重叠程度小,键易断开,在通过键轴的平面上下对称,不能旋转,只能与,键共存,键和,键 的比较,16,配位键,共用电子对由某个原子,单方,提供，另一个原子,提供空轨道,。,17,键参数（键能、键长、键角和键的极性等）,键能,(,bond energy),在,298,K,和标准压力（,100,kPa,）,时，将,lmol,气态分子,AB,拆开，成为气态的,A,原子和,B,原子所需要的能量。用符号,E,表示，单位,kJmol,-1,。,对双原子分子：,E=D,A-B,对于多原子分子：,键能越大，化学键越牢固，分子越稳定；,单键,双键,叁键,18,键长,分子中两个原子核间的平衡距离叫做键长。,通常键长越短，键越牢固。,键角,在分子中同一原子形成的,两个化学键之间的夹角,叫键角。,19,键的极性,非极性共价键：,成键电子云无偏向、正负电荷重心重合的共价键。,极性共价键：,成键电子云有偏向、正负电荷重心不重合的共价键。,成键原子间的电负性差值越大，键的极性就越大。,离子键可以看成是极性键的极限。,Cl,Cl,Cl,Cl,非极性键,Cl,H,H,Cl,极性键,-Cl,Na+,Na,Cl,离子键,20,8,O 2s,2,2p,4,2s,2p,6,C 2s,2,2p,2,2s,2p,问题,H,2,O,的键角为什么为,104.5,？,如何解释,CH,4,分子的空间构型？,21,1.,原子在形成分子的过程中,同一原子,能量相近的不同类型的原子轨道,改变了原有轨道的状态,(,能量、形状、方向,),重新组合成新的轨道杂化轨道,(,一头大,一头小,),。杂化轨道具有,更强的成键能力,。,2.,有几个原子轨道参加杂化,就能组合成几个杂化轨道。,基本要点,三、杂化轨道理论,22,+,+,+,-,+,-,+,+,-,s,p,sp,sp,3.,杂化轨道的空间取向是取,尽可能大的键角,使相互的排斥作用达到最小，形成的键更稳定。,两个杂化轨道：,直线形,三个杂化轨道：,平面三角形,四个杂化轨道：,正四面体形,23,a),按参加杂化的轨道分类,s,p,型,sp,杂化、,sp,2,杂化和,sp,3,杂化；,s,p,d,型,sp,3,d,杂化、,sp,3,d,2,杂化等。,杂化轨道的类型,24,b),按,杂化轨道能量是否一致,分类,等性杂化，,如,C,的,sp,3,杂化,4,条,sp,3,杂化轨道能量一致。,不等性杂化，,如,O,的,sp,3,杂化,4,条,sp3,杂化轨道能量不相等。,25,同一层上,1,个,s,轨道和,l,个,p,轨道间进行杂化，叫做,sp,杂化。其杂化所形成的轨道，叫做,sp,杂化轨道。,（直线型）,sp,杂化,激发,杂化,+,-,+,-,+,-,Be,Cl,Cl,+,-,BeCl,2,的形成过程,4,Be 2s,2,26,sp,2,杂化,同一层上,1,个,s,轨道和,2,个,p,轨道间的杂化，叫做,sp,2,杂化，其杂化所生成的杂化轨道，叫做,sp,2,杂化轨道。,（平面三角形）,激发,杂化,+,-,+,-,B,F,F,+,-,+,-,+,-,+,-,F,B,F,F,F,BF,3,的形成过程,5,B,27,sp,3,杂化,同一层上,1,个,s,轨道和,3,个,p,轨道间的杂化，叫做,sp,3,杂化。其杂化所生成的杂化轨道，叫做,sp,3,杂化轨道。,（四面体型）,激发,杂化,C,H,H,H,H,109.5,CH,4,分子形成,6,C,28,不等性的,sp,3,杂化,杂化以后的几个杂化轨道的能量不完全相等。,杂化,O,H,104.5,H,H,2,O,呈,V,形结构,8,O,29,杂化,N,H,107.3,H,H,NH,3,分子的空间构型,7,N,30,杂化轨道类型,键角,分子空间构型,实例,等性杂化,sp,杂化,180,直线型,BeCl,2、,HgCl,2,sp,2,杂化,120,平面正,BF,3,、BCl,3,sp,3,杂化,109,28,正四面体,CH,4,、CCl,4,sp,3,不等性杂化,一对孤电子,三角锥,NH,3,、SbCl,3,两对孤电子,V,型,H,2,O、H,2,S,杂化轨道类型与分子空间构型的关系小结,31,四、價層電子對互斥理論,分子的幾何構型取決於中心原子,價電子層中電子對,的相互排斥。,2對：直線型；,sp,雜化。,3對：正三角型；,sp,2,雜化。,4對：正四面體。,sp,3,雜化。,有孤對電子時，會有變形。,分子最穩定的構型是取電子對彼此間排斥力最小的構型。,32,例：,H,2,O，NH,3,，BF,3,，,PO,4,3-,每个配体提供一个电子,;,配体原子是,O,族元素时，不提供电子。,分子,AX,m,中，,A,为中心原子，,X,为配体，,m,为配体,的个数,