2016年高中化学 第1-12课件_11

第一节 离子键 第二节 共价键的价键理论 第三节 轨道杂化理论 第四节 价层电子对互斥理论 第五节 分子轨道理论简介 第六节 分子作用力和氢键 第九章 分子结构 第一节 离 子 键 一、离子键理论的基本要点 二、晶格能 三、影响离子型化合物性质的主要因素 一、离子键理论的基本要点 当电负性较小的活泼金属元素的原子与电负性 较大的活泼非金属元素的原子在一定条件下相互接 近时，它们都有达到稳定的稀有气体结构的倾向， 活泼金属原子失去最外层电子，形成具有稳定电子 层结构的带正电荷的阳离子；而活泼非金属原子得 到电子，形成具有稳定电子层结构的带负电荷的阴 离子。阴、阳离子之间由于静电引力相互吸引，当 它们充分接近时，原子核之间及电子之间的排斥作 用增大，当阴、阳离子之间吸引作用和排斥作用达 到平衡时，系统的能量降到最低， 阴、阳离子间形 成稳定的化学键。这种通过阴、阳离子间的静电作 用而形成的化学键称为 离子键 。 由于离子的电荷分布是球形对称的，它在空间 各个方向与带相反电荷的离子的静电作用是相 同的，并不存在某一方向吸引力更大的问题， 因此离子键没有方向性。只要空间条件允许， 每一个离子可以吸引尽可能多的带相反电荷的 离子，并不受离子本身所带电荷的限制，因此 离子键也没有饱和性。当然，这并不意味着一 个阴、阳离子周围排列的带相反电荷离子的数 目可以是任意的。 实际上，在离子晶体中，每 一个阴、阳离子中周围排列的带相反电荷离子 的数目都是固定的。 离子键主要特征 是没有方向性和饱和性 。 NaCl 晶体示意图 二、晶格能 标准状态下使单位物质的量离子晶体变为气 态阳离子和气态阴离子时所吸收的能量称为 晶格能 ，用符号 表示。 晶格能可利用 Born Haber 循环计算得 到。现以 NaCl为例，可以设想反应分为以下 几个步骤进行： 离子键的强度通常用晶格能来度量 。在 根据 Hess 定律， NaCl 的晶格能为 ： 晶格能是衡量离子键强度的标志 。晶格能 越大，离子键强度就越大，熔化或破坏离子晶 体时消耗的能量也就越大，离子晶体的熔点越 高，硬度也越大。 三、影响离子型化合物性质的主要因素 离子化合物的性质在很大程度上决定于离子键的 强度，而离子键的强度又与离子的半径、离子的 电荷和电子的构型密切相关。 由离子键形成的化合物称为 离子型化合物 。 与原子一样，单个离子也不存在明确界面。 所谓 离子半径 ，是根据离子晶体中阴、阳离子的 核间距测出的，并假定阴、阳离子的平衡核间距 为阴、阳离子的半径之和。离子半径可用 X 射线 衍射法测定，如果已知一个离子的半径，就可求 出另一个离子的半径 。 离子半径具有如下规律： （ 1） 同一种元素的阴离子半径大于原子半径 而阳离子半径小于原子半径，且正电荷越多，半 径越小。例如： (一） 离子半径 ； （ 2）同一周期电子层结构相同的阳离子的 半径，随离子电荷增加而减小；而阴离子的半 径随离子电荷增加而增大。例如 : （ 3）同一主族元素的电荷相同的离子的半 径，随电子层数增加而增大。例如 : 离子半径对离子的强度有较大的影响，一 般说来，当离子所带电荷相同时，离子的半径 越小，阴、阳离子之间的吸引力就越大，离子 键的强度也越大。 离子所带的电荷也是影响离子键强度的重要 因素，当离子的半径相近时，离子的电荷越高， 对带相反电荷的离子的吸引力越强，离子键的强 度就越大，形成的离子型化合物的熔点也越高。 （二） 离子的电荷 （ 1） 2 电子构型：最外层电子构型为 1s2，如 Li+， Be2+ 等。 （ 2） 8 电子构型 : 最外层电子构型为 ns2np6， 如 Na+， Ca+， Al3+ 等。 （三） 离子的电子层构型 （ 3） 18 电子构型：最外层电子构型为 ns2 np6nd10 ， 如 Ag+ ， Zn2+ 等 。 （ 4） 18 2 电子构型：次外层有 18 个电子 最外层有 2 个电子，电子构型为 ，如 等。 （ 5） 917电子型构：最外层有 917个电子， 电子构型为 ns2np6nd19， 如 等。 离子的电子构型对离子键的强度有一定的 影响，因此对离子化合物的性质也有一定的影 响。 响。 第二节 共价键的价键理论 一、共价键的本质 二、价键理论的基本要点 三、共价键的类型 1916 年，美国化学家 Lewis 提出了经典共价 键理论。 Lewis 认为：分子中的每个原子都有达 到稳定的稀有气体结构的倾向，在非金属原子组 成的分子中，原子达到稀有气体稳定结构不是通 过电子的得失，而是通过共用一对或几对电子来 实现的。这种由共用电子对所形成的化学键称为 共价键 。 Heitler 和 London 用量子力学处理氢分子形 成的过程中，得到氢分子的能量与核间距之间的 关系曲线。 一、共价键的本质 如果两个氢原子的电子自旋方式相反。当它 们相互接近时，随着核间距减小，系统能量逐渐 降低，当核间距减小到平衡距离时，能量降低到 最低值；如果两个氢原子的电子自旋方式相同， 随着核间距的减小，系统能量逐渐升高。由此可 见，电子自旋方式相反的两个氢原子以核间距 R0 相结合，比两个远离的氢原子能量低，可以形成 稳定的分子。而电子自旋相同的两个氢原子接近 时，系统能量升高，且比两个远离的氢原子能量 高，不能形成稳定的分子。 电子自旋方式相反的两个氢原子互相接近 时，两个氢原子的 1s轨道发生重叠，两个原子 核间形成一个电子出现的概率密度较大的区域 ，一方面降低了两个原子核间的正电排斥，另 一方面增加了两个原子核对核间电子出现的概 率密度较大区域的吸引。而电子自旋方式相同 的两个氢原子相互接近时，两个原子轨道异号 叠加，两核间电子出现的概率密度降低，增大 了两个原子核的排斥力，使系统能量升高，不 能形成化学键。 二、价键理论的基本要点 价键理论的基本要点： （ 1）两个原子接近时，自旋方式相反的未 成对电子可以配对形成共价键。 （ 2）一个原子含有几个未成对电子，通常 就能与其他原子的几个自旋相反的未成对电子 配对形成共价键。也就是说，一个原子所形成 的共价键的数目不是任意的，一般受未成对电 子数目的限制， 这就是共价键的饱和性。 （ 3）成键的原子轨道重叠越多，两核间电 子出现的概率密度就越大，形成的共价键就越 牢固。因此，在可能情况下，共价键的形成将 沿着原子轨道最大重叠的方向进行，这就是 原 子轨道最大重叠原理 。 三、共价键的类型 （一） 键 原子轨道沿键轴（两原子核间联线）方向 以 “头碰头 ” 方式重叠所形成的共价键称为 键 。形成 键时，原子轨道的重叠部分对于键 轴呈圆柱形对称，沿键轴方向旋转任意角度， 轨道的形状和符号均不改变 。 （二） 键 原子轨道垂直于键轴以 “肩并肩 ” 方式重叠 所形成的共价化学键称为 键 。形成 键时，原 子轨道的重叠部分对等地分布在包括键轴在内的 平面上、下两侧，形状相同，符号相反，呈镜面 反对称。 从原子轨道重叠程度来看， 键的重叠程 度要比 键的重叠程度小， 键的键能要小于 键的键能，所以 键的稳定性低于 键，它 是化学反应的积极参与者。 两个原子形成共价单键时，原子轨道总是 沿键轴方向达到最大程度的重叠，所以单键都 是 键；形成共价双键时，有一个 键和一个 键；形成共价三键时，有一个 键和两个 键 。 （三） 配位键 按共用电子对提供的方式不同，共价键又 可分为正常共价键和配位共价键两种类型。由 一个原子单独提供共用电子对而形成的共价键 称为 配位共价键 ，简称 配位键 。配位键用箭号 “ ” 表示，箭头方向由提供电子对的原子指 向接受电子对的原子。例如： 形成配位键的条件是： （ 1）提供共用电子对的原子的最外层有孤 对电子； （ 2）接受共用电子对的原子的最外层有可 接受孤对电子的空轨道。 （四）离域 键 由三个或三个以上原子轨道形成的 键称为 离域 键 ，也称 大 键 。离域 键用符号 表 示， 表示参与形成离域 键的原子数目， 表示 形成离域 键的电子数。 形 成离域 键的条件是： （ 1）这些原子都在同一个平面上； （ 2）每一个原子有一个 p 轨道互相平行； （ 3） p 电子的数目小于 p 轨道数目的 2 倍。 离域 键存在于大多数有机共轭分子和某些 无机分子中。例如，氯乙烯和 二氧化碳 分子中存 在三原子四电子的离域 键 ： . . . . . . 第三节 轨道杂化理论 一、轨道杂化理论的基本要点 二、轨道杂化的类型与分子的空间构型 一、轨道杂化理论的基本要点 原子在形成分子时，为了增强成键能力，同 一原子中能量相近的不同类型的原子轨道重新组 合，形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的 原子轨道。这种原子轨道重新组合的过程称为原 子轨道的杂化，所形成的新的原子轨道称为 杂化 轨道 。 轨道杂化理论的基本要点 ： （ 1）只有在形成分子的过程中，能量相近的 原子轨道才能进行杂化，孤立的原子不可能发生 杂化，常见杂化方式的有 ns-np杂化、 ns-np-nd 杂 化和 （ n -1)d-ns-np 杂化。 （ 2）杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨 道的成键能力强，形成的化学键的键能大。这是 由于杂化后轨道的形状发生了变化，电子云分布 集中在某一方向上，成键时轨道重叠程度增大， 成键能力增强。 （ 3）杂化所形成的杂化轨道的数目等于参加 杂化的原子轨道的数目。 （ 4）杂化轨道的空间构型取决于中心原子的 杂化类型。 二、轨道杂化的类型和分子空间构型 （一） sp 杂化 由一个 ns轨道和一个 np轨道参与的杂化称为 sp杂化 ，所形成的轨道称为 sp杂化轨道 。每一个 sp 杂化轨道中含有 1/2的 p轨道成分，杂化轨道间 的夹角为 。 + +- + - 在形成分子时， Be采用 sp杂化。基态 Be的外 层电子构型为 2s2， 在 Cl 的影响下， Be的一个 2s 轨道和一个 2p轨道进行 sp杂化，形成两个 sp 杂化 轨道，每个杂化轨道中有一个未成对电子。 Be用 两个 sp杂化轨道分别与两个 Cl 含有未成对电子的 3p轨道进行重叠，形成了两个 键，由于 Be的两 个 sp 杂化轨道间的夹角是 ， 因此所形成的 BeCl2 的空间构型为直线形。 （二） sp2 杂化 由一个 ns轨道和两个 np 轨道参与的杂化称为 sp2 杂化 ，所形成的三个杂化轨道称为 sp2 杂化轨 道 。每个 sp2杂化轨道中含有 1/3的 s轨道和 2/3的 p 轨道成分，杂化轨道间的夹角为 120 呈平面正 三角形。 ， 在形成 BF3时 ,B采用 sp2杂化。基态 B最外层 电子构型是 2s22p1,在 F的影响下， B的一个 2s轨 道和两个 2p轨道进行 sp2杂化，形成三个 sp2杂化 轨道 ,每一个 sp2杂化轨道中有一个未成对电子。 B用三个 sp2杂化轨道，分别与三个 F含有未成对 电子的 3p轨道重叠形成三个 键。由于 B的三个 sp2杂化轨道间的夹角为 120 所以 BF3 空间构型 是平面正三角形。 ， ， （三） sp3 杂化 由一个 ns轨道和三个 np 轨道参与的杂化称为 sp3 杂化 ，所形成的四个杂化轨道称为 sp3 杂化轨 道 。 sp3杂化轨道的特点是每个杂化轨道中含有 1/4 的 s 轨道和 3/4 的 p 轨道成分，杂化轨道间的夹 角为 。 在形成 CH4时， C采用 sp3杂化。基态 C最外层 电子构型是 2s22p2,在 H的影响下， C的一个 2s轨道 和三个 2p轨道进行 sp3杂化，形成四个 sp3杂化轨道 ，每个 sp3杂化轨道中有一个未成对电子。 C用四 个 sp3杂化轨道，分别与四个 H的 1s轨道重叠形成 四个 键。由于 C的四个 sp3 杂化轨道间的夹角为 ，所以 CH4 空间构型为正四面体。 （四） 不等性杂化 由原子轨道组合成一组简并杂化轨道的杂化 过程称为 等性杂化 。完全由一组具有未成对电子 的原子轨道或空轨道参与的杂化都是等性杂化。 如果杂化后所得到的一组杂化轨道并不完全 简并，则称为 不等性杂化 。有孤对电子参与的杂 化都是不等性杂化。 应该指出，等性杂化并不表示形成的共价键 等同。例如， CHCl3 为变形四面体，分子中三个 键与 键并不等同，但 C 采取的杂化 方式仍是 sp3 等性杂化。 基态 N的最外层电子构型为 2s22p3，在 H影响 下， N 的一个 2s轨道和三个 2p 轨道进行 sp3 不等性 杂化，形成四个 sp3 杂化轨道。其中三个 sp3杂化轨 道中各有一个未成对电子，另一个 sp3 杂化轨道被 孤对电子所占据。 N 用三个各含一个未成对电子 的 sp3 杂化轨道分别与三个 H 的 1s 轨道重叠，形成 三个 键。由于孤对电子的电子云密集在 N 的 周围，对三个 键的电子云有比较大的排斥作 用，使 键之间的键角被压缩到 ，因此 NH3 的空间构型为三角锥形。 NH3 的空间构型 基态 O 的最外层电子构型为 2s22p4， 在 H 的 影响下， O 采用 sp3 不等性杂化，形成四个 sp3 杂 化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电 子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占 据。 O 用两个各含有一个未成对电子的 sp3杂化轨 道分别与两个 H 的 1s 轨道重叠，形成两个 键。由于 O的两对孤对电子对两个 键的成键 电子有更大的排斥作用，使 键之间的键角被 压缩到 ， 因此 H2O 的空间构型为角型。 的空间构型 s-p 型杂化轨道和分子的空间构型 杂化类型 sp sp2 sp3 杂化轨道排布 直线形 三角形 四 面 体 杂化轨道中孤 对电子数 分子空间构型 直线形 三角形 正四面体 三角锥形 角 形 实 例 BeCl2 BF3 CCl4 NH3 H2O 键 角 180 120 0 0 0 1 2 第四节 价层电子对互斥理论 一、价层电子对互斥理论的基本要点 二、价层电子对互斥理论的应用实例 一、价层电子对互斥理论的基本要点 价层电子对互斥理论的基本要点 ： （ 1）分子或离子的空间构型取决于中心原 子的价层电子对数。中心原子的价层电子对是 指 键电子对和未参与成键的孤对电子。 （ 2）中心原子的价层电子对之间尽可能远 离，以使斥力最小，并由此决定了分子的空间 构型。 静电斥力最小的价层电子对的排布方式 价层电子对数 2 3 4 5 6 电子对排布方式 直线形 平面三角形 四面体 三角锥 八面体 （ 3）价层电子对之间的斥力与价层电子对的类 型有关，价层电子对之间静电斥力大小顺序为： 孤对电子 -孤对电子 孤对电子 -成键电子对 成键电子对 -成键电子对 利用价层电子对互斥理论预测分子或离子的 空间构型的步骤如下： （ 1）确定中心原子的价层电子对数： 价层电子对数（中心原子的价电子数 配位原子提供的电子数 )/2 （ 2）根据中心原子的价层电子对数，找出相 应的电子对排布，这种排布方式可使电子对之间 静电斥力最小。 （ 3）根据中心原子的价层电子对的排布方式， 把配位原子排布在中心原子周围，每一对电子连 接一个配位原子，未结合配位原子的电子对就是 孤对电子。若中心原子的价电子对全部是成键电 子对，则分子或离子的空间构型与中心原子的价 层电子对的排布方式相同；若价层电子对中有孤 对电子，应根据成键电子对、孤对电子之间的静 电斥力的大小，选择静电斥力最小的结构，即为 分子或离子的空间构型。 二、价层电子对互斥理论的应用实例 在 CH4 中， C 有 4个电子， 4个 H 提供 4个电 子， C 的价层电子总数为 8个，价层电子对为 4 对 。 C 的价层电子对的排布为正四面体，由于 价层电子对全部是成键电子对，因此 CH4 的空 间构型为正四面体。 （一） CH4 的空间构型 （二） 的空间构型 在 中， Cl 有 7个价电子， 不提供电 子，再加上得到的 1个电子，价层电子总数为 个，价层电子对为 4对。 Cl的价层电子对的排布 为四面体，四面体的 3 个顶角被 3个 O占据，余 下的一个顶角被孤对电子占据，因此 为三 角锥形。 （三） PCl5 的空间构型 在 PCl5 中， P 有 5个价电子， 5 个 Cl分别提 供 1个电子，中心原子共有 5对价层电子对，价 层电子对的空间排布方式为三角双锥，由于中 心原子的价层电子对全部是成键电子对，因此 PCl5 的空间构型为三角双锥形。 利用价层电子对互斥理论，可以预测大多 数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或 离子的空间构型。 中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型价层 电子 对排 布 成 键 电 子 对 数 孤 对 电 子 对 数 分子 类型 电子对的排 布方式 分子构型 实 例 直线 形 2 3 平面 三角 形 2 0 AB2 直线形 HgCl2 3 0 AB3 2 1 AB2 价 层 电 子 对 数 平面三角形 BF3 角形 PbCl2 价 层 电 子 对 数 价层 电子 对排 成键 电子 对数 孤对 电子 对数 分 子 类 型 电子对的排布 分子构型 实 例 布 方式 4 四面 体 4 0 AB4 3 1 AB3 2 2 AB2 正四面体 CH4 三角锥形 NH3 角形 H2O 价层 电子 对数 价层 电子 对排 成键 电子 对数 孤对 电子 对数 分子 类型 电子对的排 分子构型 实 例 布 布方式 体 5 三角双锥 5 0 AB5 4 1 AB4 3 2 AB3 2 3 AB2 三角双锥 PCl5 变形四面 SF4 T形 ClF3 直线形 价层 电子 对数 价层电 子对排 成键 电子 对数 孤对 电子 对数 分子 类型 电子对的排 分子构型 实 例 布 布方式 形 6 八面体 6 0 AB6 5 1 AB5 4 2 AB4 正八面体 SF6 四方锥形 IF5 平面正方 第五节 分子轨道理论简介 一、分子轨道理论的基本要点 二、分子轨道的形成 三、同核双原子分子的分子轨道能级图 四、分子轨道理论的应用实例 一、分子轨道理论的基本要点 (1) 在分子中，电子不再属于某个原子，也 不局限在两个相邻原子之间，而是在整个分子空 间区域内运动，分子中每个电子的空间运动状态 用波函数 (称为 分子轨道 ）来描述，每一个波 函数 都有相对应的能量和形状 , 为分子中的 电子在空间出现的概率密度。分子轨道与原子轨 道的不同之处，主要是分子轨道是多中心（多原 子核）的，而原子轨道是一个中心 (单原子核 ) 的。 （ 2）作为一种近似处理，可以认为分子轨道 是由原子轨道线性组合而成的。组合成的分子轨 道的数目等于参与组合的原子轨道的数目。两个 原子轨道线性组合得到两个分子轨道 和 ， 其中一个是成键分子轨道，其能量 EI 比两个原子 轨道中能量较低的轨道还低；另一个是反键分子 轨道，其能量 EII比两个原子轨道中能量较高的轨 道还要高。 分子轨道 的能量低于 A， B原子轨道的能量， 称为 成键分子轨道 ；分子轨道 的能量高于 A， B 原子轨道的能量，称为 反键分子轨道 。 （ 3）为了有效地组合成分子轨道，参与组合 的原子轨道必须满足以下三条原则 : 对称性匹配原则 ：只有对称性相同的原 子轨道才能组合成分子轨道。所谓 对称性相同 ， 可以理解为两个原子轨道以两个原子核连线为轴 （指定为 x 轴）旋转 时，原子轨道角度分布 的正、负号都发生改变或都不发生改变。 原子轨道对称性示意图 能量相近原则 ：只有能量接近的两个对 称性匹配的原子轨道才能有效地组合成分子轨道 而且原子轨道的能量越接近，组合成的分子轨道 越有效。 轨道最大重叠原则 ：能量相近、对称性 匹配的两个原子轨道线性组合分子轨道时，应尽 可能使原子轨道重叠程度最大，以使成键分子轨 道的能量尽可能降低。 ， （ 4）电子在分子轨道上的排布，遵循能量最 低原理、 Pauli 不相容原理和 Hund 规则。 （ 5）分子中共价键的强度用键级来度量，键 级的定义为： 键级 =（成键电子数反键电子数） 2 一般来说，键级越大，原子间形成的共价键就越 牢固，分子就越稳定 。 二、分子轨道的形成 根据分子轨道的对称性不同，可以将分子轨 道分为 分子轨道和 分子轨道。两个原子轨道 沿着连接两个核轴线（ x 轴）以 “ 头碰头 ” 方 式 组合成的分子轨道称为 分子轨道 ；两个原子轨 道垂直于轴线以 “ 肩并肩 ” 方式组合成的分子 轨 道称为 分子轨道 。 （一） s 原子轨道的组合 两个原子的 ns 轨道沿连接两个原子核的轴 线进行线性组合，可得到两个 分子轨道。 分布在 分子轨道上的电子称为 电子 ，分 布在成键 分子轨道上的电子称为 成键 电子 ， 而分布在反键 分子轨道上的电子称为 反键 电 子 。成键电子使分子的稳定性增大，而反键电子 使分子的稳定性降低。由 电子的成键作用构成 的共价键称为 键 ，由一个 成键电子构成的共 价键称为 单电子 键 ，由一对 成键电子构成的 共价键称为 双电子 键 (简称 键 )，由一对 成 键电子和一个 反键电子构成的共价键称为 三电 子 键 。一对 成键电子和一对 反键电子不能 形成共价键。 (二 ) p 原子轨道的组合 两个原子的 npx 轨道沿连接两个原子核的轴 线 (x 轴 )以 “头碰头 ” 方式进行线性组合，可以得 两个 分子轨道。 当选定键轴为 x 轴时，两个原子的 npy 轨 道或 npz 轨道垂直于键轴以 “肩并肩 ”方式组合 成 两个 分子轨道。 分布在 分子轨道上的电子称为 电子 ，由 电子成键作用构成的共价键称为 键 。由一个 成键 电子构成的共价键称为 单电子 键 ，由一 对成键 电子构成的共价键称为 双电子 键 （简 称 键 ），由一对成键 电子和一个反键 电子 构成的共价键称为 三电子 键 。一个成键 电子 和一对反键 电子不能形成共价键。 三、同核双原子分子的分子轨道能级图 同核双原子的分子轨道能量的高低由参与组 合的原子轨道的能量高低及重叠程度大小两个因 素决定。从原子轨道的能量考虑， 1s 轨道的能量 低于 2s， 多电子原子的 2s轨道的能量低于 2p。 从 原子轨道重叠程度考虑，在成键的核间距下，两 个 2s 轨道或两个 2px 轨道之间的重叠程度比两个 2py 或两个 2pz轨道之间的重叠程度大，即 键的 重叠程度比 键的重叠程度大。因此，成键 轨 道和反键 轨道间的能量差比成键 轨道和反键 轨道间的能量差小。 只有一个电子，其电子排布为 ， 形成一个单电子 键。 的键级为 0.5，所 形成的单电子 键的键能较小，故 易解 离。由于 中有 1 个未成对电子，因此具有 顺磁性。 四、分子轨道理论的应用实例 (一 ) 的结构 有 3 个电子，其电子排布为 ，形成了一个三电子 键。 的键级为 ，所形成的三 电子 键的键能较小，故 易解离。由于 中有 1个未成对电子，因此具有顺磁性。 (二 ) 的结构 (三 ) N2 的结构 N2共有 14 个电子，其电子排布为 其中 四对电子对成键 的贡献较小，对成键有贡献的主要是 和 三对电子，形成两个 键和一个 和 和及 键，键级为 。 N2 中没有未成对 电子，为反磁性物质。 O2 共有 个电子，其电子排布为 对成键有贡献的 ， 是 。 的键级为 (10-6)/2=2，其结构可表示为： (四 ) O2 的结构 其中， 形成一个 键， 各形成一个三电子 键。 O2 O O . . . . 第六节 分子间作用力和氢键 一、分子的极性 二、分子间作用力 三、氢键 一、分子的极性 分子中都含有带正电荷的原子核和带负 电荷的电子，由于原子核所带正电荷与电子 所带负电荷相等，因此分子是电中性的。设 想分子中有一个 “正电荷中心 ”和一个 “负电荷 中心 ”，如果分子的正、负电荷中心重合，则 为 非极性分子 ；如果正、负电荷的中心不重 合，则为 极性分子 。 双原子分子的极性与化学键的极性是一致 的，如果化学键有极性，分子为极性分子；反 之，如果化学键没有极性，则分子为非极性分 子。但在多原子分子中，分子的极性不仅与化 学键的极性有关，还与分子的空间构型有关。 如果分子中化学键是极性键，但分子的空间构 型是完全对称的，则正、负电荷中心重合，为 非极性分子；如果分子的中化学键为极性键， 但分子的空间构型不对称，则正、负电荷中心 不重合，为极性分子。 分子的极性的大小常用分子电偶极矩来衡 量。分子电偶极矩 等于正电荷中心 (或负电 荷中心 ) 的电量 q 与正、负电荷中心间的距离 d 的乘积： 分子电偶极矩越大，分子的极性就越大； 分子电偶极矩越小，分子的极性就越小；分子 电偶极矩为零的分子是非极性分子。 一些分子的分子电偶极矩与分子空间构型 H2 N2 CO2 CS2 CCl4 CH4 H2S H2O NH3 0 0 0 0 0 0 3.63 6.17 4.29 直线形 直线形 直线形 直线形 正四面体 正四面体 角形 角形 三角锥形 SO2 CHCl 3 CO O3 HF HCl HBr HI BF3 5.28 3.63 0.33 1.67 6.47 3.60 2.60 1.27 0 角形 四面体 直线形 角形 直线形 直线形 直线形 直线形 平面正 分子 分子 分子空间构型分子空 间构型 三角形 二、分子间作用力 分子中的电子和原子核都在不停运动着，在 运动过程中它们之间会发生瞬时的相对位移，在 一瞬间分子的正、负电荷中心不重合，产生 瞬时 偶极 。当两个非极性分子充分接近时，两个分子 的正、负电荷中心同时处于异极相邻的状态而产 生吸引作用。这种由非极性分子的瞬时偶极产生 的吸引作用称为 色散力 。虽然瞬时偶极存在时间 极短，但是这种情况不断重复，因此色散力始终 存在着。 (一 ) 色散力 由于在极性分子中也会产生瞬时偶极，因 此不仅非极性分子之间存在色散力，而且非极 性分子与极性分子之间及极性分子之间也存在 色散力 。 (二 ) 诱导力 当极性分子与非极性分子充分接近时，在极 性分子固有偶极的影响下，非极性分子原来重合 的正、负电荷中心发生相对的位移而产生 诱导偶 极 ，在极性分