第二章化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)1

分子結(jié)構(gòu)第一次課思考題1.離子鍵形成條件是什么？2.影響離子鍵強(qiáng)弱的因素有哪些？3.價鍵理論的要點(diǎn)有哪些？4.共價鍵的類型有哪些？2023/2/4第二章化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)

化學(xué)鍵：分子中原子之間強(qiáng)烈的相互作用稱化學(xué)鍵.包括離子鍵，共價鍵，金屬鍵。

第一節(jié)離子鍵一.離子鍵的定義：原子得失電子后，生成的陰、陽離子之間，通過靜電作用而形成的化學(xué)鍵稱離子鍵。、2023/2/4二.離子鍵形成條件：⊿XP

≥1.7如：Na－eNa+

Cl+eCl—

XCl-XNa=3.16-0.93=2.232023/2/4

三.離子鍵的特征：沒有方向性，沒有飽和性。四.離子化合物及其特點(diǎn)：離子化合物：含有離子鍵的化合物。特征：是電解質(zhì)；易溶于水；物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高。五.影響離子鍵強(qiáng)弱的因素：

2023/2/41.離子的電荷：電荷越高，離子鍵越強(qiáng)，物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高。如CaOmp=2863kKFmp=1130k

2023/2/4

2.離子半徑：半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，物質(zhì)的熔點(diǎn)越高。如化合物離子半徑熔點(diǎn)

NaF95pm1265kKF133pm1130k

RbF148pm1038k

2023/2/43.離子的電子構(gòu)型：原子失去或得到電子后，最外層的電子構(gòu)型，稱離子的電子構(gòu)型。有5種類型。2電子構(gòu)型：最外層有2個電子。ns28電子構(gòu)型:最外層有8個電子ns2np618電子構(gòu)型：最外層有18個電子

ns2np6nd1018＋2電子構(gòu)型

(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns29－17電子構(gòu)型：最外層有9－17個電子，

ns2np6nd1－92023/2/4第二節(jié)共價鍵理論

共價鍵：分子中成鍵原子間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵稱為共價鍵。如：

2023/2/4問題：共用電子對如何把兩個成鍵原子結(jié)合在一起？四種解釋形成四種理論：價鍵理論雜化理論價層電子對互斥理論分子軌道理論2023/2/4一.價鍵理論（VB法)

（一）理論要點(diǎn)：

1.具有自旋方向相反的未成對電子的兩個原子相互靠近時，能形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。如氫分子的形成。

2023/2/4

氫分子的形成:兩個氫原子接近時的能量變化曲線r/pm74.1E/kJ·mol-1（a）(b)

氫分子的兩種狀態(tài)2023/2/42.成鍵的原子軌道重疊越多，共價鍵越穩(wěn)定。

（二）共價鍵特征：具有方向性，飽和性。2023/2/4共價鍵的方向性:2023/2/4重疊類型:-++-+-同號重疊部分與異號重疊部分正好抵消.不同符號部分重疊(或認(rèn)為波函數(shù)相減).+++零重疊(無效重疊)正重疊(有效重疊)負(fù)重疊(無效重疊)同符號部分重疊.2023/2/4（三）共價鍵類型：

1.鍵：兩個原子的單電子的原子軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價鍵。有,

H2HClCl2

如

特點(diǎn)：重疊的多，化學(xué)鍵穩(wěn)定，不易參加化學(xué)反應(yīng)。2023/2/4

鍵:

s-ss-p2023/2/4

鍵:p-p2023/2/4

2.鍵:兩個原子的單電子軌道以“肩并肩”方式重疊形成的化學(xué)鍵。

有

p-p

如O2

p-d

特點(diǎn)：重疊的少，化學(xué)鍵的穩(wěn)定性小。易參加化學(xué)反應(yīng)。

2023/2/4

鍵:2023/2/4共價單鍵：兩個原子之間共用一對電子形成的鍵稱共價單鍵。是鍵。如H2,HCl,Cl2共價雙鍵：兩個原子之間共用兩對電子形成的鍵稱共價雙鍵，其中一個是鍵，另一個是鍵。如O2共價三鍵：兩個原子之間共用三對電子形成的鍵稱共價三鍵，其中一個是鍵，另兩個是鍵。如N2

2023/2/4N2分子形成示意圖2023/2/4價鍵理論的評價：

優(yōu)點(diǎn)：反映了共價鍵的本質(zhì)（兩個成鍵原子的單電子原子軌道之間同號重疊）和共價鍵的類型（鍵、鍵。）

缺點(diǎn)：不能反映多原子分子的成鍵和空間構(gòu)型。如：甲烷，水等2023/2/4成鍵原子一方有孤對電子;另一方有空軌道.特殊共價鍵:配位鍵形成條件：例：2023/2/4分子結(jié)構(gòu)第二次課思考題1.什么叫雜化？什么叫雜化軌道？2.什么叫等性雜化？什么叫不等性雜化？3.各類型雜化的特點(diǎn)是什么？2023/2/4二.雜化軌道理論

（一）理論要點(diǎn)：

1.形成分子時，同一原子中能量相近的不同原子軌道混合后組成新軌道的過程叫雜化。得到的新軌道叫雜化軌道。2.雜化軌道數(shù)=參加雜化的原子軌道數(shù)

3.雜化軌道的形狀：有利于形成穩(wěn)定的鍵

4.雜化軌道的夾角大于原子軌道之間的夾角，有利于鍵的穩(wěn)定。2023/2/4

（二）雜化類型與分子幾何構(gòu)型:1.sp3雜化:CH4:CH4的形成2s2p軌道2023/2/4激發(fā)sp3雜化sp32s2s2p2pC:四個sp3雜化軌道2023/2/42023/2/4

特點(diǎn)：①4個SP3雜化軌道的成分相同，能量相等。②4個SP3雜化軌道的空間構(gòu)型為四面體

（夾角為109°28′）③分子的空間構(gòu)型為四面體

（鍵角為109°28′）2023/2/4B:2.sp2雜化:BF3:激發(fā)BFFF2s2psp2雜化2s2psp22p2023/2/4BF3的形成:2s2p軌道2023/2/4三個sp2雜化軌道:2023/2/4特點(diǎn)：①B原子三個SP2雜化軌道的成分相同，能量相等。②三個SP2雜化軌道的空間構(gòu)型為平面三角形。（夾角為120°）③BCl3分子的空間構(gòu)型為平面三角形（鍵角為120°）2023/2/43.sp雜化:BeCl2:Be:BeClCl2s2p激發(fā)2s2psp雜化sp2p2023/2/4BeCl2的形成:2s2p軌道2023/2/4兩個sp雜化軌道:2023/2/4特點(diǎn)：①Be原子兩個SP雜化軌道的成分相同，能量相等。②兩個SP雜化軌道的空間構(gòu)型為直線形。（夾角為180°）③BeCl2分子的空間構(gòu)型為直線形（鍵角為180°）2023/2/4(三)等性雜化與不等性雜化:等性雜化：各雜化軌道的成分和能量完全相同的雜化。不等性雜化：由于孤對電子參加雜化，使各雜化軌道的成分和能量不完全相同的雜化。2023/2/4

NH3:N:產(chǎn)生成分和能量都不完全等同的雜化軌道.NHHH∠HNH=107o18'2s2psp3雜化sp32023/2/4NH3的形成:2s2p軌道2023/2/4特點(diǎn)：

1.4個sp3雜化軌道的成分和能量不完全相同。

2.4個sp3雜化軌道的空間構(gòu)型為不規(guī)則四面體。

3.NH3分子的空間構(gòu)型為三角錐。2023/2/4H2O:O:OHH∠HOH=104o30'2s2psp3雜化sp32023/2/4H2O2s2p軌道2s2p軌道2023/2/4

特點(diǎn)：

1.4個sp3雜化軌道的成分和能量不完全相同。

2.4個sp3雜化軌道的空間構(gòu)型為不規(guī)則四面體。

3.H2O分子的空間構(gòu)型為V形（鍵角104.50。2023/2/4小結(jié):雜化軌道的類型與分子的空間構(gòu)型雜化軌道類型參加雜化的軌道雜化軌道數(shù)成鍵軌道夾角分子空間構(gòu)型實(shí)例中心原子s+ps+(3)ps+(2)ps+(3)p2443Be(ⅡA)Hg(ⅡB)B(ⅢA)C,Si(ⅣA)N,P(ⅤA)O,S(ⅥA)不等性sp3spsp2sp3180o120o109o28’90o<<109o28’H2OH2SBeCl2HgCl2BF3BCl3CH4SiCl4NH3PH32023/2/4對雜化軌道理論的評價：優(yōu)點(diǎn)：反映了多原子分子的成鍵及空間構(gòu)型問題。

缺點(diǎn)：中心原子雜化方式難確定。

2023/2/4三.價層電子對互斥理論（一）價層電子對互斥理論（VSEPR）的要點(diǎn)是:

1.AXn分子或離子的空間構(gòu)型完全取決于中心原子（A)的價層電子對數(shù)。

2.中心原子的價層電子對之間相距越遠(yuǎn)（夾角大）越好。

3.價層電子對之間靜電斥力大小順序：孤對電子之間＞孤對電子與成鍵電子之間＞成鍵電子之間

2023/2/4（二）判斷AXn的空間構(gòu)型：

1.求A的價層電子總數(shù)及對數(shù)：

2023/2/4說明：

⑴鹵族元素：作為中心原子（A），提供7個電子。作為結(jié)合原子（X），只提供1個電子。

⑵氧族元素：

作為中心原子（A），提供6個電子。作為結(jié)合原子（X），不提供電子。

⑶離子：陽離子：A的價電子總數(shù)中減去離子所帶電子數(shù)陰離子：A的價電子總數(shù)中加上離子所帶電子數(shù)2.求中心原子（A

）的成鍵電子對數(shù)及孤對電子對數(shù)

A的成鍵電子對數(shù)=結(jié)合原子數(shù)（n）

A的孤對電子對數(shù)=A的價層電子對數(shù)-

n2023/2/4

分子或離子A的價層電子對數(shù)A的成鍵電子對數(shù)A的孤對電子對數(shù)CH4C的價電子對數(shù)=（4+4）/2=440BCl3B的價電子對數(shù)=(3+3)/2=330H2OO的價電子對數(shù)=(6+2)/2=422NH3N的價電子對數(shù)=(5+3)/2=431SO42-S的價電子對數(shù)=(6+0+2)/2=440NH4+N的價電子對數(shù)=(5+4-1)/2=440CO32-C的價電子對數(shù)=(4+0+2)/2=330NO3-N的價電子對數(shù)=(5+O+1)/2=3302023/2/4

3.查表：根據(jù)中心原子的價層電子對數(shù)、成鍵電子對數(shù)、孤對電子對數(shù)確定AXn的空間構(gòu)型.

2023/2/4價鍵理論、雜化軌道理論、價層電子對理論都不能確定H+2、O2、B2等分子的鍵型、磁性。因此，由分子軌道理論回答

2023/2/4四.分子軌道理論

描述分子中電子運(yùn)動狀態(tài)的波函數(shù).稱分子軌道（一）分子軌道理論(MO法)基本要點(diǎn):

1.分子中的電子在整個分子范圍內(nèi)運(yùn)動;電子的運(yùn)動狀態(tài)用分子軌道來描述。分子軌道與原子軌道的區(qū)別：（1）、原子軌道有四種，符號為s,p,d,f；分子軌道有兩種，符號為σ，π（2）、原子軌道是單中心，分子軌道是多中心。分子軌道:2023/2/42.分子軌道有確定的圖像和能量。

3.分子軌道由不同原子的原子軌道線性組合而成。組合方式：ψA+ψB=ΨⅠ(成鍵分子軌道）

ψA-ψB=ΨⅡ(反鍵分子軌道）

分子軌道數(shù)=參加線性組合的原子軌道數(shù)。其中一半成鍵分子軌道，一半反鍵分子軌道。2023/2/4組合原則：能量近似原則。最大重疊原則：對稱性匹配原則。2023/2/44.電子在分子軌道中的排布規(guī)則（與電子在原子軌道中的排布規(guī)則相同）（二）分子軌道類型：

1.σ分子軌道：兩個原子的原子軌道以“頭碰頭”方式線性組合成的分子軌道。有σS-S,σS-P,σp-p2023/2/4σs-s

分子軌道的線性組合:成鍵軌道反鍵軌道2023/2/4σp-p

分子軌道的組合:“頭碰頭”方式:2023/2/42.分子軌道：兩個原子的原子軌道以“肩”方式線性組合成的分子軌道。有p-p

，p-d2py與2pz

、2py*與2pz*軌道的形狀以及能量都相同.稱簡并軌道2023/2/4其余同核雙原子分子（X2）

(B,C,N)分子軌道能級順序即:1s<1s*<2s<2s*<2py=2pz<2px<2py*=2pz*<2px*（三）分子軌道的能級順序:X2(O,F)分子軌道能級順序:即:1s<1s*<2s<2s*<2px<2py=2pz

<2py*=2pz*<2px*.2023/2/42023/2/42023/2/42023/2/4(四）分子軌道理論的應(yīng)用:

.分子或離子鍵型磁性鍵級O21個σ

，2個3電子順磁性2F21個σ反磁性1H21個σ反磁性1H2+1個單電子σ順磁性0.5He2分子不存在0N21個σ

，2個2電子反磁性3B22個單電子順磁性12023/2/4

鍵型：對成鍵有貢獻(xiàn)的分子軌道上的電子，就是什么鍵型。

分子的磁性：順磁性：分子或離子中有未成對的電子。反磁性：分子或離子中沒有未成對的電子。

鍵級=（成鍵電子總數(shù)－反鍵電子總數(shù)）/2

鍵級越大，鍵越牢固，鍵級為0，分子不存在。2023/2/4五、鍵參數(shù)

表征共價鍵性質(zhì)的物理量稱為鍵參數(shù)在一定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓下斷裂1mol化學(xué)鍵所需要的能量.（一）.鍵能:鍵能是衡量鍵強(qiáng)度的參數(shù).鍵能越大，化學(xué)鍵越牢固，含有該鍵的分子越穩(wěn)定。2023/2/4某些雙原子分子的鍵能和某些鍵的平均鍵能E/kJ·mol-1分子名稱鍵能分子名稱鍵能共價鍵平均鍵能共價鍵平均鍵能H2436HF565C－H413N－H391F2165HCl431C－F460N－N159Cl2247HBr366C－Cl335N＝N418Br2193HI299C－Br289N≡N946I2151NO286C－I230O－O143N2946CO1071C－C346O＝O495O2493C＝C610O－H463C≡C8352023/2/4分子內(nèi)成鍵兩原子核間的平均距離,鍵長越短,鍵越穩(wěn)固。.（二）.鍵長:2023/2/4共價鍵鍵能/kJ·mol-1

鍵長/pm共價鍵鍵能/kJ·mol-1

鍵長/pm346602835154134120F-FCl-ClBr-BrI-IC-CC=CCC一些共價鍵鍵能和鍵長15924319315114119922826792127141161570432366298..H-FH-ClH-BrH-I2023/2/4（三）.鍵角:分子中兩個相鄰化學(xué)鍵之間的夾角.鍵長和鍵角是描述分子幾何構(gòu)型的兩要素.分子式鍵長/pm(實(shí)驗(yàn)值)

鍵角

(實(shí)驗(yàn)值)

幾何構(gòu)型H2SCO2NH3CH413492o角型116.2180o直線型三角錐型正四面體型101107o18’109109o28’2023/2/4分子結(jié)構(gòu)第四次課思考題1.如何判斷分子的極性？2.分子間力有幾種？對物質(zhì)的物理性質(zhì)如何影響？3.氫鍵存在于什么樣的物質(zhì)間？對物質(zhì)的性質(zhì)如何影響？4.離子的極化對物質(zhì)的性質(zhì)核結(jié)構(gòu)如何影響？2023/2/4

第三節(jié)鍵的極性與分子的極性

一.鍵的極性：共價鍵分極性共價鍵和非極性共價鍵。

1.極性共價鍵：兩個不同元素的原子形成的共價鍵。如HCl

成鍵原子的電負(fù)性差值越大，鍵的極性也越大。

2.非極性共價鍵：同種元素的兩個原子形成共價鍵。

如：H2

2023/2/4二.分子的極性：

1.偶極矩：u=q×d

u-----分子的偶極矩，q-----電荷中心上的電量。d--正負(fù)兩極的距離。2023/2/4u=0為非極性分子

u≠0為極性分子。越大，分子的極性越大。

2.雙原子分子：同核雙原子分子：△XP=0，是非極性分子。異核雙原子分子：△XP≠0，是極性分子。

3.多原子分子：分子的正、負(fù)電荷中心重合：：是非極性分子。分子的正、負(fù)電荷中心不重合：是極性分子。2023/2/4

4.判斷方法：

⑴.寫分子的空間構(gòu)型：根據(jù)鍵角或中心原子雜化方式或告知的構(gòu)型寫。如CH4(SP3)⑵.標(biāo)鍵的極性（根據(jù)電負(fù)性大?。?找分子的正負(fù)電荷重心。⑷.判斷分子的極性。如：NH3,H2O,BCl3,CO2

.2023/2/4第四節(jié)分子間的作用力與氫鍵一.分子間的作用力:（又叫范德華力）

（一）類型：

1.取向力：分子間通過永久偶極產(chǎn)生的相互作用力稱為取向力。取向力只存在于極性分子之間。

2023/2/42023/2/4

2.誘導(dǎo)力：分子間通過永久偶極與誘導(dǎo)偶極產(chǎn)生的相互作用力。極性分子與非極性分子之間存在誘導(dǎo)力，極性分子之間也存在。

2023/2/43.色散力：分子間通過瞬時偶極產(chǎn)生的相互作用力。非極性分子之間存在色散力，極性分子之間存在，極性分子與非極性分子之間亦存在。2023/2/4小結(jié)：極性分子之間：存取向力，誘導(dǎo)力，色散力。極性分子與非極性分子之間：誘導(dǎo)力，色散力。非極性分子之間：存在色散力2023/2/4分子偶極矩取向力Kj/mol誘導(dǎo)力Kj/mol色散力Kj/mol分子間力Kj/molAr00.000.008.58.5CO0.390.0030.0088.758.75HI1.400.0250.11325.8726.00HBr2.670.690.50221.9423.11HCl3.603.311.0016.8321.14NH34.9013.311.5514.9529.60H2O6.1736.391.939.0047.312023/2/4

（二）分子間力的特征：

1.是電性作用力。

2.無方向性飽和性。

3.作用能小。只有幾個或幾十個千焦。2023/2/4

（三）分子間力對物質(zhì)性質(zhì)的影響：分子間力大小與分子量有關(guān)，當(dāng)分子組成相似時，分子量越大，分子間力越大。

1.物質(zhì)的熔點(diǎn)沸點(diǎn)：分子間力越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)沸點(diǎn)越高。

2023/2/42.物質(zhì)的顏色：分子間力越大，物質(zhì)的顏色越深。

F2Cl2Br2I2狀態(tài)氣態(tài)氣態(tài)·液態(tài)固態(tài)顏色無色綠色橙色紫色2023/2/4二.氫鍵式中:X、Y代表F、O、N等電負(fù)性大而原子半徑較小的非金屬原子.Ｘ、Ｙ可以是相同,也可以是不同的元素.1.氫鍵通式:XHY要有一個與電負(fù)性很大的元素(X)形成強(qiáng)極性鍵的氫原子;要有一個電負(fù)性很大,含有孤對電子并帶有部分負(fù)電荷的原子(Y);X,Y的原子半徑都要小.2.形成氫鍵條件:2023/2/4鍵長特殊,HY,XHY;鍵能小,25~40kJ;具有飽和性和方向性.

3.氫鍵特點(diǎn)和分類:特點(diǎn):分類:分子間氫鍵;分子內(nèi)氫鍵.2023/2/4

4.氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響:

有氫鍵，物質(zhì)的熔點(diǎn)沸點(diǎn)高，溶解度大，粘度大。2023/2/4氫化物沸點(diǎn)變化規(guī)律:2023/2/4第五節(jié)離子的極化一.離子的雙重性

1.離子的極化作用：使異號離子極化而變形的作用稱離子的極化作用。

2.離子的變形性：被異號離子極化而變形的性能稱離子的變形性。陽離子以極化作用為主，陰離子以變形性為主。

2023/2/4二.影響陽離子極作用大小的因素：1.離子的電荷：陽離子電荷越高，極化作用越強(qiáng)。極化作用：Al3+

＞Mg2+＞Na+2.離子半徑：陽離子半徑越小，極化作用越強(qiáng)。3.離子的電子構(gòu)型：極化作用順序：

2電子構(gòu)型

18電子構(gòu)型＞9～17電子＞8電子構(gòu)型18+2電子構(gòu)型

2023/2/4三.影響陰離子變形性大小的因素：

1.陰離子電荷：越高，變形性越大。如：O2-＞F-

2.陰離子半徑：越大，變形性越大。如：S2-＞O2-F-＜Cl-

＜Br-

＜I-2023/2/43.離子的電子構(gòu)型：變形性：陰離子＞陽離子18電子構(gòu)型＞9~17電子構(gòu)型

＞8電子構(gòu)型18+2電子構(gòu)型

2023/2/4小結(jié)：18電子構(gòu)型及18+2電子構(gòu)型的陽離子極化作用強(qiáng)，變形性也大。8電子構(gòu)型的陽離子極化作用小，變形性也小。

2023/2/4

四.離子極化對物質(zhì)結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)的影響：

1.對鍵型的影響：離子鍵向共價鍵過渡

2023/2/42.

物質(zhì)的熔點(diǎn)沸點(diǎn)：離子極化越強(qiáng)，物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越低。如：物質(zhì)AlCl3NaCl

熔點(diǎn)453K1073K3.物質(zhì)的顏色：離子極化越強(qiáng)，物質(zhì)的顏色越深如：K2CrO4(黃色)Ag2CrO4(磚紅色)

2023/2/44.物質(zhì)的溶解度：離子極化越強(qiáng)，物質(zhì)的溶解度越小。如：AgF

AgCl

AgBr

AgI溶解性易溶難溶難溶難溶

2023/2/4第三章配位化合物第一次課思考題1.配合物由什么組成？2.配合物如何命名？3.配合物價鍵理論要點(diǎn)是什么？4.什么叫內(nèi)、外軌型配合物？2023/2/4SummaryThestrongattractionsthatholdatomstoeachotherinmoleculesandcrystalsarecalledChemicalbonds,whichcanbebroadlyclassifiedintothreemaincategories:ionicbonds,covalentbondsandmetallicbonds.Inthischapter,theoriesofcovalentbondareintroduced.Thevalencebondtheory(VB)specifiesthenatureofthecovalentbond.AccordingtoVB,acovalentbondisformedbythepairingoftwoelectronswithopposingspinsandtheoverlapofatomicorbitalstothemaximumextentpossible.Therearetwodifferentkindsofcovalentbonds.Aσ-bondisformedbyhead-onoverlapbetweenenergeticallycompatibleorbitals,andconcentratedelectrondensityalongthelinejoiningtheboundnuclei.2023/2/4SummaryAπ-bondisformedbyside-onoverlap(typicallyfromadjacentporbitals),andprovideselectrondensityaboveandbelowthelineconnectingtheboundnuclei.Aσ-bondismorestablethanaπ-bond.Acoordinatebondcanbeformedwhileonespeciesisalonepairdonorandotherspecieshasspaceinoutershelltoacceptalonepair.Onceformed,itisnodifferentthanany