第10章共价键

第十章 共价键与分子间力(Covalent Bond and Intramolecular Force)主要内容主要内容第一节 现代价键理论 第二节 杂化轨道理论 第三节 价层电子对互斥理论 第四节 分子轨道理论简介 第五节 分子间的作用力目的要求目的要求1.掌握现代价键理论的要点和掌握现代价键理论的要点和键、键、健的特征。健的特征。2.掌握杂化轨道理论基本要点，杂化类型，特征；等掌握杂化轨道理论基本要点，杂化类型，特征；等性、不等性杂化概念及应用。性、不等性杂化概念及应用。 3.熟悉用价层电子对互斥理论预测分子空间构型。熟悉用价层电子对互斥理论预测分子空间构型。4.了解分子轨道理论要点，熟悉第一、二周期同核双了解分子轨道理论要点，熟悉第一、二周期同核双原子分子的分子轨道能级图，并能运用其同核双原原子分子的分子轨道能级图，并能运用其同核双原子分子磁性、稳定性。子分子磁性、稳定性。5.了解分子极性，熟悉分子间力类型、特点、产生原了解分子极性，熟悉分子间力类型、特点、产生原因；氢键形成条件、特征、应用。因；氢键形成条件、特征、应用。回顾回顾chemical bond 共价键共价键(配位键配位键)离子键离子键金属键金属键回顾回顾离子键离子键共价键共价键 (配位配位)金属键金属键正、负离子靠静电正、负离子靠静电引力作用形成引力作用形成原子间通过共原子间通过共用用e-对形成对形成通过自由通过自由e-将金将金属原子、离子联属原子、离子联系在一起系在一起本质是电性的本质是电性的电性、波性电性、波性改性共价键改性共价键无方向、饱和性，无方向、饱和性，典型金属典型金属典型非金典型非金属元素之间属元素之间有方向、饱和有方向、饱和性性 电负性相同、电负性相同、相近元素之间相近元素之间无方向、饱和性，无方向、饱和性，金属元素之间金属元素之间着重解决四个问题着重解决四个问题n分子中相邻原子间强烈作用力分子中相邻原子间强烈作用力-价键理论价键理论 (valence bond theory,VB法法)n分子的几何构型分子的几何构型-杂化轨道理论杂化轨道理论 （hybrid orbital theory）n分子中电子的运动状态分子中电子的运动状态-分子轨道理论分子轨道理论( molecular orbital theory,MO法法)n分子与分子之间较弱的作用力分子与分子之间较弱的作用力-分子间力分子间力主要内容第一节 现代价键理论* 第二节 杂化轨道理论* 第三节 价层电子对互斥理论* 第四节 分子轨道理论简介* 第五节 分子间的作用力*本章小结*参考文献*第一节 现代价键理论 一、经典共价键理论一、经典共价键理论现代共价键理论现代共价键理论1. 要点：共价键是由成键原子双方各自提要点：共价键是由成键原子双方各自提供外层单电子组成共用电子对而形成供外层单电子组成共用电子对而形成,形成共价键后，成键原子一般都达到稀形成共价键后，成键原子一般都达到稀有气体原子最外层的电子组态，有气体原子最外层的电子组态，稳定。稳定。第一节第一节 现代价键理论现代价键理论 2. 局限性：局限性：e均带负电，同性相斥，为什么还能形成均带负电，同性相斥，为什么还能形成电子对？电子对？ 有些化合物最外层有些化合物最外层e数数或或8BF3 B：2s22p1+3F-，共，共3对对e8 第一节第一节 现代价键理论现代价键理论 二、现代价键理论二、现代价键理论 （valence bond theory，简称，简称VB法法 ）1. 氢分子的形成与共价键的本质氢分子的形成与共价键的本质r(pm)E（kJmol-1）01s-1s推斥态推斥态-388871s+1s基态基态-455第一节第一节 现代价键理论现代价键理论 n结果：结果：基态基态电子自旋方向相反电子自旋方向相反两原子靠近，两原子靠近，r r 轨道发生重叠轨道发生重叠波函数相加波函数相加 = =1 1+2 2 波加强波加强电子出现机会多电子出现机会多电子云密度增大电子云密度增大最大重叠最大重叠核对电子核对电子吸引吸引,核之斥力核之斥力系统能量降低系统能量降低形成稳定共价键形成稳定共价键 第一节第一节 现代价键理论现代价键理论 推斥态推斥态电子自旋方向相同电子自旋方向相同两原子靠两原子靠近，近，r r 轨道发生重叠轨道发生重叠波函数相减波函数相减 = =1 1- -2 2 波抵消波抵消电子出现机会电子出现机会少少电子云密度减小电子云密度减小重叠部分空白区重叠部分空白区(0)(0)核之斥力核之斥力，核对电子吸引，核对电子吸引系统能量系统能量 (0) (0) 不稳定。不稳定。2.本质：本质： 电性，波动性电性，波动性第一节第一节 现代价键理论现代价键理论三、现代价键理论的基本要点三、现代价键理论的基本要点1. 具有自旋方向相反未成对具有自旋方向相反未成对e两个原两个原子接近时，能形成稳定的共价键子接近时，能形成稳定的共价键2. 共价键的饱和性共价键的饱和性 ：一个原子有几：一个原子有几个未成对个未成对e，便可与几个自旋相反，便可与几个自旋相反的的e配对成键。配对成键。3. 共价键的方向性：共价键的形成共价键的方向性：共价键的形成将尽可能沿着原子轨道最大程度将尽可能沿着原子轨道最大程度重叠的方向进行重叠的方向进行 ，称为原子轨道，称为原子轨道最大重叠原理最大重叠原理 。如：。如：HCl的形成的形成Cl 1s22s22p6 3s23p5H 1s1N 1s22s22p3 H 1s1第一节第一节 现代价键理论现代价键理论四、共价键的类型四、共价键的类型1.1.成键重叠方式：成键重叠方式：键键 、键键2.2.成键数目：成键数目：单键、双键、叁键单键、双键、叁键3.3.键的极性：键的极性：极性、非极性极性、非极性4.4.按电子对来源按电子对来源：正常共价键正常共价键配位共价键配位共价键 第一节第一节 现代价键理论现代价键理论键键键键存在方式存在方式 任何分子骨架任何分子骨架只能与只能与共存共存重叠方式重叠方式 头碰头头碰头肩并肩肩并肩特特 点点 沿键轴呈圆柱形对沿键轴呈圆柱形对称分布称分布 重叠部分键轴呈镜面重叠部分键轴呈镜面反对称反对称 类类 型型 s-s、s-px 和和px-pxpy-py 、pz-pz性性 质质 键牢固；成键的键牢固；成键的2 2个个原子可沿键轴自由原子可沿键轴自由旋转旋转键不够牢固；成键的键不够牢固；成键的2 2个原子不能沿键轴自个原子不能沿键轴自由旋转由旋转第一节第一节 现代价键理论现代价键理论第一节第一节 现代价键理论现代价键理论2 2按成键情况分：按成键情况分：单键单键：NH3N 1s22s22p3 H 1s1双键：双键：三键三键: :N2N 1s22s22p3第一节第一节 现代价键理论现代价键理论3 3键的极性：极性和非极性键的极性：极性和非极性( (见键参数见键参数) )4 4按电子对来源按电子对来源: :正常共价键和配位共价键正常共价键和配位共价键n配位共价键配位共价键：由成键两原子中的一个原子单独提由成键两原子中的一个原子单独提供供 电子对进入另一个原子的空轨道共用而成键电子对进入另一个原子的空轨道共用而成键n条件：一个成键原子的价层有空轨道；一条件：一个成键原子的价层有空轨道；一 个成个成键原子价层有孤对电子（键原子价层有孤对电子（lone pair electron）n示例：示例：CO: C 1s22s22p2 O 1s22s22p4 第一节第一节 现代价键理论现代价键理论键能键能 从能量因素从能量因素(EA-B) 衡量共价键衡量共价键(bond energy) 强度的物理量强度的物理量键长键长(bond length) 成键两原子核间距成键两原子核间距键角键角(bond angle) 键与键之夹角键与键之夹角键极性（键极性（bond polarity）反映分子中正、负反映分子中正、负 电荷分布状况（由成键电荷分布状况（由成键原子电负性不同引起原子电负性不同引起 ）反映空反映空间结构间结构双原子分子双原子分子 EABDAB多原子分子多原子分子 EABD平均平均第一节第一节 现代价键理论现代价键理论五、键参数五、键参数(bond parameter)表征化学键性质物理量表征化学键性质物理量1 1键能键能(EA-B)(bond energy) 298.15K，100kPa下，下， 将将1mol理想气态分子理想气态分子AB离解为理想气态的离解为理想气态的A，B 原子所需能量称原子所需能量称AB的离解能，单位的离解能，单位kJmol-1。 NH3(g)=NH2(g)+H(g) D1=435.3kJmol-1 NH2(g)=NH(g)+H(g) D2=397.5kJmol-1 NH(g)=N(g)+H(g) D3=338.9kJmol-1 NH3(g)=N (g)+3H(g) D=1171.5kJmol-1 EN-H=(D1+D2+D3)/3=390.5 kJmol-1平均键能平均键能键能愈大，键愈牢固。键能愈大，键愈牢固。第一节第一节 现代价键理论现代价键理论2 2键长（键长（bond lengthbond length）分子中两成键原子的核间分子中两成键原子的核间平衡距离，是光谱及衍射平衡距离，是光谱及衍射实验的结果。实验的结果。n键长愈短键长愈短, ,键愈牢固；键愈牢固；n相同两原子形成的键长：相同两原子形成的键长：单双单双 叁叁143122113第一节第一节 现代价键理论现代价键理论3键角键角(bond angle) 键与键之夹角键与键之夹角第一节第一节 现代价键理论现代价键理论4.4.键的极性键的极性非极性共价键和极性共价键非极性共价键和极性共价键第一节第一节 现代价键理论现代价键理论六、六、VB法优点与局限性法优点与局限性 1. VB法的贡献：法的贡献：n解释了共价键的形成本质（电性、波性）解释了共价键的形成本质（电性、波性）n解释了共价键的饱和与方向性。解释了共价键的饱和与方向性。2. VB法的局限性法的局限性n无法预测分子中原子的排序空间构形无法预测分子中原子的排序空间构形n分子中成键数多于原子的单电子数分子中成键数多于原子的单电子数BF3第二节 杂化轨道理论一、杂化轨道理论的提出一、杂化轨道理论的提出 1 1实验结果：实验结果： C有四个共价键有四个共价键 键长、键角相等键长、键角相等 分子的几何构型为正四面体分子的几何构型为正四面体CH4第二节 杂化轨道理论2. 与VB矛盾： 1s22s22p21s22s22p21s2s2pCground state1s2s2pCground state1s22s12p3 1s2s2pexcited state第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论 3 3杂化提出杂化提出 1s22s22p21s2s2pCground state1s22s22p21s2s2pCground state1s22s12p3 1s2s2pexcited state1sSP3in CH4C-H sp3-s sigma bonds1sSP3hybridedfour sp3 hybrid orbitals第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论 第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论4 4杂化和杂化轨道杂化和杂化轨道：成键原子成键时，：成键原子成键时，由于原子间相互影响，几个能量相近的由于原子间相互影响，几个能量相近的原子轨道可以进行组合，重新分配能量原子轨道可以进行组合，重新分配能量和空间取向，组成一系列能量相等的新和空间取向，组成一系列能量相等的新轨道，此过程称杂化。所形成的新轨道轨道，此过程称杂化。所形成的新轨道就叫做就叫做杂化轨道杂化轨道(hybrid orbital)。第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论5 5为什么能杂化和要杂化？杂化实质？为什么能杂化和要杂化？杂化实质？n能？能？ 能量相近轨道杂化能量相近轨道杂化n要要 ？ 角度分布更集中角度分布更集中 最大重叠最大重叠n实质？实质？波函数波的叠加，函数的组合波函数波的叠加，函数的组合 第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论二、杂化轨道理论基本要点二、杂化轨道理论基本要点 1.1.在成键过程中，由于原子间的相互影响，同在成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道（即波函数），可以进行线性组合，重新道（即波函数），可以进行线性组合，重新分配能量和确定空间方向，组成数目相等的分配能量和确定空间方向，组成数目相等的新的原子轨道新的原子轨道（hybrid orbital）。第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论n能量相近的轨道能量相近的轨道 ns np (n-1)d ns np 或或ns np ndn杂化轨道数杂化轨道数= =参加参加杂化原子轨道数杂化原子轨道数之和之和第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论n能量相近的轨道：能量相近的轨道： ns np (n-1)d ns np或或ns np ndn杂化轨道数杂化轨道数= =参加杂化原子轨道数之和参加杂化原子轨道数之和杂杂 化化 类类 型型spsp2sp3参加杂化轨道参加杂化轨道1个个s1个个s,1个个s,杂化轨道数目杂化轨道数目2个个sp杂化杂化轨道轨道3个个sp杂化杂化轨道轨道4个个sp杂化杂化轨道轨道第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论2. 2. 杂化轨道的角度波函数在某个方向的杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前的大得多，更有利于原子轨值比杂化前的大得多，更有利于原子轨道最大程度地重叠，因而杂化轨道比原道最大程度地重叠，因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。来轨道的成键能力强。所以力图用杂化所以力图用杂化轨道成键。轨道成键。n对对spspn n型杂化，杂化后轨道的成键能力型杂化，杂化后轨道的成键能力第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论)()1 ( 3所占的成分为saaaFspspn n型型纯纯p pspsp3 3SpSp2 2spsp纯纯s sa a0 01/41/41/31/31/21/21 1F F1.731.732 21.991.991.931.931 1第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论3. 同种类型的杂化轨道可分为：等性杂化和不同种类型的杂化轨道可分为：等性杂化和不等性杂化等性杂化n等性杂化（等性杂化（equivalent hybridization）杂化后）杂化后轨道所含成分、能量完全相同。轨道所含成分、能量完全相同。n不等性杂化（不等性杂化（nonequivalent hybridization）杂化后轨道杂化后轨道有孤对电子有孤对电子对占据而形成所含成对占据而形成所含成分不等、能量不完全相同。分不等、能量不完全相同。第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论4 4杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，使相互间排斥能最小，故形成的键较稳定。使相互间排斥能最小，故形成的键较稳定。不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。后所形成的分子就具有不同的空间构型。杂杂 化化 类类 型型spsp2sp3杂化轨道间夹角杂化轨道间夹角1801800 01201200 01091090 0 2828空空 间间 构构 型型直直 线线 正三角形正三角形正四面体正四面体实实 例例BeCl2BF3CH4, NH3 , H2O第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论三、杂化轨道类型及实例分析三、杂化轨道类型及实例分析1 1类型类型 n 根据参与杂化轨道：根据参与杂化轨道： sp型型 (ns,np): sp，sp2, sp3 spd型型: (n-1)d ns np ；ns np nd 2 2spsp型杂化分析型杂化分析 第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论1s22s21s2s2pBeground state1s2s2pexcited state1ssphybridized2pin BeCl21ssp2pBe-Cl bonds:sp-p sigma bondtwo unchanged and vacant p orbitals第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论1s22s22p11s2s2pBground state1s2s2pexcited state1ssp2hybridized2pin BF31sB-F bondssp22p第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论第二节第二节 杂化轨道理论杂化轨道理论2s22p32sN2p不等性SP3 107oN-H bond sp3-sSP3第二节 杂化轨道理论2s22p42sO2p不等性SP3 104o30SP3O-H bond sp3-s第二节 杂化轨道理论3 3小结小结 杂杂 化化 类类 型型spsp2 2sp3 3杂化轨道数杂化轨道数2 2个个sp3 3个个sp2 24 4个个sp3 3杂化轨道间夹角杂化轨道间夹角1801800 01201200 01091090 0 2828分子空间构型分子空间构型直直 线线三角形三角形角型角型正四面正四面体体三角三角锥锥角型角型实实 例例BeCl2 2BF3 3SO2CH4 4NH3H2O第三节 价层电子对互斥理论 一一、问题的提出及主要用途、问题的提出及主要用途 杂化轨道理论成功地解释了共价分子的杂化轨道理论成功地解释了共价分子的空间构型，但是，一个分子的中心原子究竟空间构型，但是，一个分子的中心原子究竟采取哪种类型的轨道杂化，有时是难以预先采取哪种类型的轨道杂化，有时是难以预先确定的，因而就难以预测分子的空间构型。确定的，因而就难以预测分子的空间构型。 PbCl2 Pb: 5d106s26p2 Pb2+ sp杂化？直线？杂化？直线？ HgCl2 Hg: 5d106s2 Hg2+ sp杂化？直线？杂化？直线？第三节 价层电子对互斥理论 二、价层电子对互斥理论要点二、价层电子对互斥理论要点 1. 1. 分子或离子的空间构型决定于中心原分子或离子的空间构型决定于中心原子周围的成键电子对子周围的成键电子对()()和孤对电子和孤对电子对数。对数。 2. 2. 价层电子对互相排斥，这些电子对互价层电子对互相排斥，这些电子对互相处于尽可能远离的位置以达斥力最相处于尽可能远离的位置以达斥力最小。小。 3. 3. 分子或离子的空间构型就是以电子对分子或离子的空间构型就是以电子对的空间几何构型为依据而得的。的空间几何构型为依据而得的。第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论4. 4. 电负性电负性(x)(x)越大，越远离中心原子，电子对越大，越远离中心原子，电子对间斥力间斥力减小减小，夹角变小。，夹角变小。 5. 5. 不同情况下，电子对的排斥力大小不同，孤不同情况下，电子对的排斥力大小不同，孤电子对孤电子对孤电子对成键电子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。对成键电子对成键电子对。 第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论三、三、VSEPR法判断法判断ABn型共价分子或离子型共价分子或离子的空间构型的步骤的空间构型的步骤 n总体思路：中心原子总体思路：中心原子价电子对数价电子对数理想构型理想构型( (价电子对构型价电子对构型)杂化类型杂化类型孤对电子数孤对电子数分子空间构型。分子空间构型。第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论1.1.确定中心原子中价层电子对数确定中心原子中价层电子对数 中心原子的价层电子对数中心原子的价层电子对数= =( (中心原子的价层电子数中心原子的价层电子数+ +配体所提供的共用电子数配体所提供的共用电子数)/2)/2n中心原子的价层电子数族数中心原子的价层电子数族数 n作为配体，作为配体，AA和和H 提供提供1个电子，个电子，AA不提供电子不提供电子n对于复杂离子，加上负电荷数或减去正电荷数对于复杂离子，加上负电荷数或减去正电荷数n计算电子对数时，若剩余计算电子对数时，若剩余1 1个电子，亦当作个电子，亦当作1 1对处理对处理n双键、叁键等多重键作为双键、叁键等多重键作为1 1对电子看待。对电子看待。 第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论价 层 电 子价 层 电 子对数对数价层电子价层电子对构型对构型分子分子 类型类型ABn与与分子构型分子构型 5（sp3d ）三角三角双锥双锥AB5 AB4 AB3 AB26(sp3d2) 八面体八面体 AB6 AB5 AB4第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 3 3应用应用 判断分子空间结构。判断分子空间结构。判断杂化类型。判断杂化类型。判断分子极性。判断分子极性。 判断键角大小。判断键角大小。n用用VSEPR预测下列分子和离子的空间构型：预测下列分子和离子的空间构型： SO-4 NO2 PbCl2 CHCl3 XeF2 O3 H3O+ BrF5 XeF4 C2H6 C2H4 C2H2 第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 CHHHHHHH NHHO第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介一、分子轨道理论的提出一、分子轨道理论的提出 VB法、杂化轨道理论着眼于原子，在原子法、杂化轨道理论着眼于原子，在原子形成分子时仅当作是各自的价电子彼此进入形成分子时仅当作是各自的价电子彼此进入对方的原子轨道中去对方的原子轨道中去“共共”“”“配配”，似乎原，似乎原子成键时，只与未成对电子有关，缺乏对分子成键时，只与未成对电子有关，缺乏对分子作为一个整体的认识，所以涉及分子整体子作为一个整体的认识，所以涉及分子整体的性质的性质 分子的磁性（有未成对电子为顺磁分子的磁性（有未成对电子为顺磁）及稳定性无法说明。）及稳定性无法说明。第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介二、分子轨道理论基本要点二、分子轨道理论基本要点1. 1. 着眼点：分子轨道波函数着眼点：分子轨道波函数描述电子描述电子在整个分子空间范围内运动，与原子在整个分子空间范围内运动，与原子轨道的主要区别在于：原子轨道用轨道的主要区别在于：原子轨道用s s、p p、d d表示，而分子轨道用表示，而分子轨道用、符号表示。符号表示。第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介2. 2. 组成：几个原子轨道可组合成几个分子组成：几个原子轨道可组合成几个分子轨道，其中有一半能量降低为轨道，其中有一半能量降低为成键分子成键分子轨道轨道（bonding molecular orbitalbonding molecular orbital），），如如、轨道；另一半能量升高为轨道；另一半能量升高为反键反键分子轨道分子轨道（antibonding molecular orbital），如），如 *、* 轨道。轨道。第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介3. 3. s-ss-pxpx-pxpy-py pz-pz第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介n对称性匹配对称性匹配 对称性匹配否有两个判别对称性匹配否有两个判别 旋转、反映旋转、反映对称性不匹配则不能组成分子轨道对称性不匹配则不能组成分子轨道对称性匹配的几种简单原子轨道组合对称性匹配的几种简单原子轨道组合x x轴：轴：s-s s-px px-px 分子轨道分子轨道 py-py pz-pz 分子轨道分子轨道xz+-+s-pz第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介 对称性匹配的两原子轨道组合成分子轨道对称性匹配的两原子轨道组合成分子轨道有二种可能组合方式有二种可能组合方式波瓣符号相同波瓣符号相同(+ + ) (+ + ) 成键轨道。成键轨道。波瓣符号相反波瓣符号相反(+ -) 反键轨道。反键轨道。第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介n能量近似能量近似 同核双原子分子：同核双原子分子：1s-1s、2s-2s、2p-2p 异核双原子分子：异核双原子分子：n原子轨道最大重叠原子轨道最大重叠4. 电子在分子轨道中的排布也遵守电子在分子轨道中的排布也遵守Pauli不不 相容原理、能量最低原理和相容原理、能量最低原理和Hund规则规则第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介5.5.在分子轨道理论中，用在分子轨道理论中，用键级键级（bond order）表示键的牢固程度。表示键的牢固程度。 键级键级 （成键轨道上的电子数（成键轨道上的电子数 - - 反反键轨道上的电子数）键轨道上的电子数）2 2 键级愈高，键愈稳定；键级为零，键级愈高，键愈稳定；键级为零，则表明原子不可能结合成分子。则表明原子不可能结合成分子。第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介三、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 n两种分子轨道能级图：两种分子轨道能级图： 2s2p能差较大能差较大(1500KJmol-1 ) 不发生不发生2s2p相互作用相互作用 (a) O2(F) 2s2p能差较小能差较小(1500KJmol-1 )发生发生2s2p相相互作用互作用(b) N2 (N、C、B、Be、Li )第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介三、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 (a) O2(F) (b) N2 (C、B、Be、Li )2p2p2s2s *2s 2p 2p *2p *2p 2s 1s *1s1s1s2p2p2s2s *2s 2p 2p *2p *2p 2s 1s *1s1s1s第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介第四节第四节 分子轨道理论简介分子轨道理论简介四、分子轨道理论应用实例四、分子轨道理论应用实例 1.试分析氢分子离子试分析氢分子离子H2 和和He2分子能否存在。分子能否存在。 2.试用试用MO法说明法说明N 2分子的结分子的结构。构。 3.O2分子为什么有顺磁性分子为什么有顺磁性?其其化学活泼性及键级如何化学活泼性及键级如何? 第五节第五节 分子间的作用力分子间的作用力 一、一、分子的极性与分子的极化分子的极性与分子的极化 1 1分子的极性与键的极性分子的极性与键的极性分子的极性分子的极性键的极性键的极性分类分类1、极性分子、极性分子2、非极性分子、非极性分子 1、极性共价键、极性共价键2、非极性共价键、非极性共价键联系联系双原子分子两者统一双原子分子两者统一多原子分子两者不一定统一（与电负性多原子分子两者不一定统一（与电负性和分子空间构型有关和分子空间构型有关 ）判断判断由电负性决定由电负性决定电偶极矩量度电偶极矩量度第五节第五节 分子间的作用力分子间的作用力2 2电偶极矩电偶极矩 q q d d 电偶极矩为零电偶极矩为零的分子是非极性的分子是非极性分子，电偶极矩分子，电偶极矩愈大愈大表示表示分子的分子的极性愈强。极性愈强。 第五节第五节 分子间的作用力分子间的作用力3 3分子的极化分子的极化永久偶极永久偶极 (perment dipole)诱导偶极诱导偶极 (induced dipole)极化极化 (polarizing)第五节第五节 分子间的作用力分子间的作用力第五节第五节 分子间的作用力分子间的作用力二、二、van der Waals力力 取向力取向力 诱导力诱导力 色散力色散力orientation force induction force dispersion force所有所有分子分子极性分子间极性分子间极性分子和非极性分子间极性分子和非极性分子间第五节第五节 分子间的作用力分子间的作用力第五节第五节 分子间的作用力分子间的作用力三、氢键三、氢键 1 1问题的提出问题的提出第五节第五节 分子间的作用力分子间的作用力2 2形成与条件形成与条件 X XH HY Y X,Y=F X,Y=F、O O、N N X X电负性大、电负性大、半径小半径小 Y Y电负性大、电负性大、半径小，有孤半径小，有孤对对e e第五节第五节 分子间的作用力分子间的作用力3 3氢键的特点氢键的特点：氢键氢键介于化学键和介于化学键和van van der Waalsder Waals力之间。氢键与力之间。氢键与van der van der WaalsWaals力不同力不同：氢键有饱和性和方向性氢键有饱和性和方向性 4 4氢键的类型氢键的类型 分类分类分子间氢键分子间氢键分子内氢键分子内氢键实例实例意义意义1、熔沸点、熔沸点 2、溶质、溶质 溶剂溶剂,S1、熔沸点、熔沸点 NOOOH本章小结本章小结 本章小结本章小结 本章小结本章小结 本章小结本章小结 本章小结本章小结 参考文献参考文献1. 华东化工学院无机化学教研组. 无机化学教学参考书（1）. 北京：高等教育出版社，1983 2.祁嘉义. 临床元素化学. 北京：化学工业出版社，2000 3.周爱儒. 生物化学（第五版）. 北京：人民卫生出版社，2000