第十章 共价键与分子间力(大纲).doc

第十章 共价键与分子间力1 基本要求 TOP 1.1 掌握现代价键理论要点和键、键的特征；杂化轨道理论基本要点，sp型杂化特征，等性、不等性杂化概念及应用。1.2 熟悉价层电子对互斥理论判断ABn型分子空间构型的规则及应用；分子轨道理论要点，第一、二周期同核双原子分子轨道能级图，并能用其解释分子的磁性与稳定性；分子间力类型、特点、产生原因；氢键形成条件、特征、应用。1.3 了解异核双原子分子轨道能级图；键参数；离域键的产生条件；自由基的基本概念2 重点难点 TOP2.1 重点2.1.1 现代价键理论要点。2.1.2 杂化轨道理论要点并用来解释分子或离子的空间构型。2.1.3 分子轨道理论要点并用来解释物质的磁性。2.1.4 分子间作用力：:范德华力和氢键。2.2 难点2.2.1 杂化轨道理论。2.2.2 利用价层电子对理论判断分子构型2.2.3 分子的极化3 讲授学时 TOP建议46学时4 内容提要 TOP 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节4.1 第一节 现代价键理论4.1.1 氢分子的形成（略）4.1.2 现代价键理论的要点1. 成键两个原子各提供一个自旋相反的单电子配对，两原子轨道重叠，使电子云密集于两核间，系统能量降低，形成稳定共价键。2. 单电子配对形成共价键后，就不能再和其他单电子配对。所以每个原子所形成共价键的数目取决于该原子中的单电子数目。这就是共价键的饱和性。3. 成键的原子轨道相互尽可能最大程度重叠，决定了共价键的方向性。4.1.3 共价键的类型（一）键和键按原子轨道重叠方式，沿键轴方向，以“头碰头”方式重叠形成的共价键称为键，s-s、s-px、px-px轨道之间可以形成键；以“肩并肩”方式重叠形成的共价键称为键，py-py、pz-pz轨道之间可以形成键。键的轨道重叠程度比键大，因而键比键牢固。键是构成分子的骨架，可单独存在于两原子间，键只能与键共存。（二）正常共价键和配位共价键根据成键电子来源，成键两原子各提供1个电子配对形成的共价键称为正常共价键，一个原子单独提供电子对进入另一个原子的空轨道形成的共价键为配位键。4.1.4 键参数描述共价键性质的参数有键能、键长、键角、键的极性等。键能是衡量共价键强度的物理量，键能愈大，键愈牢固。键长是成键原子间的核间距。键角为分子中同一原子形成的两个化学键间的夹角，它反映了分子的空间构型。键的极性是由于成键两原子的电负性不同而引起的，一般情况下，电负性差值越大，键的极性越强。4.2 第二节 杂化轨道理论 TOP4.2.1 杂化轨道理论的要点1. 成键过程中，同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道进行组合，重新分配能量和空间方向，组成数目相等的新的原子轨道，称为杂化轨道。2杂化轨道更有利于原子轨道间最大程度地重叠，成键能力强。3杂化轨道之间力图取最大空间夹角分布，使相互间的排斥力最小。杂化轨道类型决定分子的空间构型。4.2.2 轨道杂化类型及实例根据各种杂化轨道中所含有各原子轨道成分是否相同，杂化轨道又可分为等性杂化和不等性杂化。常见的杂化轨道与分子几何构型的关系见表10-1。表10-1 常见的杂化轨道与分子几何构型的关系 杂化类型杂化轨道夹角杂化轨道构型分子类型等性或不等性杂化键角分子构型实 例sp180直线形AB2等性180直线形HgCl2, CO2,BeCl2sp2120平面三角形AB3AB2等性不等性120120平面三角形V形BF3,PbCl2, SO2sp310928正四面体AB4AB3AB2等性不等性不等性10928109282p (O2, F2) （b）2p 2p(Li2, Be2, B2, C2, N2)图（a）适用于原子序数大的O2、F2双原子分子，图（b）适用于原子序数小的B、C、N等双原子分子。根据不同的分子选择适当能级顺序，遵循电子排布规则可写出相应的分子轨道表示式。分子轨道中有单电子的分子具有顺磁性，无单电子的则具有反磁性。对于第二周期元素的异核双原子分子或离子，可近似地用第二周期的同核双原子分子的方法去处理。如CO同N2分子、NO同O2分子；若为不同周期的异核双原子分子，如HF，分子轨道能级图和分子轨道电子排布式则不同于同核双原子分子。但不论哪种情况，均遵循原子轨道线性组合成分子轨道的三条原则。键有定域键和离域键之分。定域键属双中心键，离域键属多中心键。离域键常称大键，用表示。构成大p键的条件是：形成大p键的原子都必须在同一平面上，每个原子可提供1个p轨道且相互平行。p电子数小于参与形成大p键的p轨道数的2倍。4.5 第五节 分子间作用力 TOP4.5.1 分子的极性与分子的极化分子间的作用力有van der Waals力和氢键。van der Waals力的产生与分子的极性和极化密切相关。分子的极化是指分子在外电场作用下发生的结构变化。4.5.2 van der Waals力van der Waals力包括取向力、诱导力、色散力；其作用能只有几个到几十千焦每摩尔，约比化学键小12个数量级。大多数分子间的van der Waals力以色散力为主，只有极性大的分子（如水分子）取向力才比较显著，诱导力通常都很小。表10-4 三种分子间作用力及其产生原因分子的极性分子间作用力的种类产生原因非极性分子之间色散力瞬时偶极非极性与极性分子之间色散力，诱导力瞬时偶极，诱导偶极极性分子之间色散力，诱导力，取向力瞬时偶极，诱导偶极，永久偶极4.5.2 氢键当氢原子与电负性大，半径小的原子以共价键结合时，这种氢原子能与另一电负性大、半径小的有孤对电子的原子之间产生吸