第十章共价键与分子间力

1、第十章第十章 共价键与分子间力共价键与分子间力Molecular Structurecovalent bond and Intermolecular forces covalent bond and Intermolecular forces 内容提要内容提要现代价键理论现代价键理论氢分子的形成氢分子的形成现代价键理论的要点现代价键理论的要点共价键的类型共价键的类型键参数键参数杂化轨道理论杂化轨道理论 杂化轨道理论的要点杂化轨道理论的要点轨道杂化类型及实例轨道杂化类型及实例价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论分子轨道理论简介分子轨道理论简介 分子轨道理论的要点分子轨道理论的要点简单双原子分子的

2、分子轨道能级图简单双原子分子的分子轨道能级图分子间的作用力分子间的作用力分子的极性与分子的极化分子的极性与分子的极化van der Waals力力氢键氢键基本要求基本要求掌握现代价键理论要点和掌握现代价键理论要点和键、键、健的特征。健的特征。掌握杂化轨道理论基本要点，杂化类型，特征；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。等性、不等性杂化概念及应用。 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。了解分子轨道理论要点，熟悉第一、二周期同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，并能运用其核双原子分子

3、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。同核双原子分子磁性、稳定性。了解分子极性，熟悉分子间力类型、特点、产了解分子极性，熟悉分子间力类型、特点、产生原因；氢键形成条件、特征、应用。生原因；氢键形成条件、特征、应用。 分子或晶体中相邻原子或离子间的分子或晶体中相邻原子或离子间的强烈相互吸引作用称为强烈相互吸引作用称为化学键化学键 化学键化学键离子键离子键 共价键共价键 金属键金属键 分子结构分子结构空间构型空间构型 分子间作用力分子间作用力 复习离子键复习离子键nNa(2snNa(2s2 22p2p6 63s3s1 1) )-ne-nenCl(3snCl(3s2 23p3p5

4、5) )+nenNanNa+ +(2s(2s2 22p2p6 6) )nClnCl- -(3s(3s2 23p3p6 6) )NaNa+ +ClCl- -静电引力静电引力离子键离子键离子键离子键的本质的本质离子键的离子键的特征特征 无方向性无方向性 无饱和性无饱和性共价键理论共价键理论经典共价键理论经典共价键理论现代价键理论现代价键理论分子轨道理论分子轨道理论杂化轨道理论杂化轨道理论价电子互斥理论价电子互斥理论19161916年美国年美国化学家路易化学家路易斯斯(Lewis G (Lewis G N) N) 19271927年，年， 德国德国化学家化学家Heitler Heitler 和和Lo

5、ndon London 19321932年，美国年，美国化学家，密里化学家，密里肯肯( (MuilikenMuiliken ) )和洪特和洪特(Hund )(Hund )19311931年，美国化年，美国化学家鲍林学家鲍林(Pauling )(Pauling )等等 1940年由西基威年由西基威克克(Gillespie)等等提出，后经吉莱提出，后经吉莱斯皮斯皮(Sidgwick)等人改进等人改进H O H H2OH N HHNH3 如如Cl Cl H H 经典共价键理论认为经典共价键理论认为: :成键原子都有通过成键原子都有通过共用共用电子对电子对形成稀有气体电子结构的趋势，求得本身形成稀有气

6、体电子结构的趋势，求得本身的稳定。的稳定。 Lewis Lewis 的贡献：的贡献：提出了一种不同于离子键的新的键型，提出了一种不同于离子键的新的键型，解释了解释了 X X 比较小的元素之间原子的成键事实。比较小的元素之间原子的成键事实。 局限性：没有说明这种键的实质，在解释局限性：没有说明这种键的实质，在解释 BCl BCl 3 3 ， PCl PCl 5 5 等分子成键时遇到困难。等分子成键时遇到困难。 B ClClClClPClClClCl一、共价键的本质一、共价键的本质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

7、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。第一节现代价键理论第一节现代价键理论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

8、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。H2分子的形成分子的形成 显然，上面的图形反映出两原子间通过共用显然，上面的图形反映出两原子间通过共用电子对相连形成分子，是基

9、于电子定域于两原子电子对相连形成分子，是基于电子定域于两原子之间，之间，形成了一个密度相对大的电子云（负电形成了一个密度相对大的电子云（负电性）性），这就是价键理论的基础，这就是价键理论的基础. . 二、价键理论的基本要点二、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

10、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

11、，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：H:O H = HO HHH 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；一般为中性共价分子或阴离子 （2）接受共用电子对的原子的最外层

12、有可接受孤对电子的空轨道。一般为阳离子,常见的为过渡元素的离子4BF2222psFBFFF4NHHNHHHCO4222psOC 四、键参数1.键能：衡量共价键强度的物理量.对双原子分子键能等于键离解能（D） 在一定温度和标准压力下将1mol气态双原子分子断裂成2mol气态原子所需要的能量。D(H-Cl)=431kJmol-1 D(Cl-Cl)=244kJ mol-1 对多原子分子键能不等于键离解能（D）键能就等于m或n 个等价键的离解能的平均键能。2.键长定义 : 分子中成键的两个原子核间的平衡距离，即核间距，单位pm。叫 一般情况下， 键合原子的半径越小，成键的电子对越多，其键长越短，键能越

13、大，共价键就越牢固。3.键角 定义 :分子中键与键之间的夹角。叫 键角是反映分子几何构型的重要因素。如果知道了共价键的键长和键角，分子的几何构型就知道了。4.键的极性 极性键和非极性键 第二节轨道杂化理论第二节轨道杂化理论一、轨道杂化理论的基本要点一、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

14、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。（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 。二、轨道杂化的类型和分子空间构型二、轨道

15、杂化的类型和分子空间构型180。2s2p2s2pexcited sp2ptwo sp hybrid orbitalhybridization Hybrid orbitalConfiguration of Be in ground stateHBeHFormation of the covalent bonds in BeH2 sp杂化杂化 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轨道上的电子激发到2p轨道上,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C

16、l 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。o180（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。 2s2p轨道轨道2s2p2s2pexcited hybridization sp2three sp2 hybrid orbitalHybrid orbitalFormation of the covalent bonds in

17、BCl3Configuration of B in ground state sp2杂化杂化 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轨道上的电子激发到2p轨道上,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

18、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 。 109 282s2pexcited 2p2shybridization sp3four four sp3 3 hybrid orbitalHybrid orbitalConfiguration of C in ground stateFormation of the covalent bonds in CH4 sp3杂化杂化 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轨道上的电子激发到2p轨道上,一个2s轨道和三个2p轨道

19、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。109 28（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

20、是 sp3 等性杂化。 C HC ClH2O中中O原子采取原子采取 sp3 不等性杂化不等性杂化p2s2sp3 3 杂化杂化sp3Hybrid orbitalConfiguration of O in ground state Valence bond pictures of H2O30104HOH的空间构型2H O 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

21、 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。 O HO H104 45O HNH3中中N 原子采取原子采取 sp3 不等性杂化不等性杂化Configuration of N in ground statesp3杂化杂化Hybrid orbitalValence bond pictures of NH318107HNHNH3 的空间构型 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

22、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。N HN HN H10718杂化类型 sp sp2sp3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 BeCl2BF3CCl4NH3H2O键 角 180 120 s-p 型杂化轨道和分子的空间构型0 0 0 1 2109 2810718104 45

23、 第三节第三节 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论一、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。孤对电子-孤对电子(LP-LP) 孤对电子- -成键电子对(LP-BP) 成键电子对- -成键电子对(BP-BP)VP = BP + LP价层价层 成键成键 孤对孤对(valence shell electron pair repulsion theory) 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

24、体 三角锥 八面体根据 VP 和 LP 的数目, 可以推测出分子的空间构型（3）静电斥力最小的价层电子对的排布方式确定方法确定方法 首先先确定中心原子首先先确定中心原子A的价层电子对数的价层电子对数VPVP = 1/2A的价电子数的价电子数+X提供的价电子数提供的价电子数 离子电荷数离子电荷数( )负负正正原则原则:A的价电子数的价电子数 = 主族序数主族序数配体配体X: H和卤素每个原子各提供一个价电子和卤素每个原子各提供一个价电子, 氧与硫不氧与硫不提供价提供价 电子电子, 正离子正离子 “- -” 电荷数电荷数, 负离子负离子 “+” 电荷电荷数数例例: VP( )= (6+40+2)=

25、424SO21另一种更为简便的方法另一种更为简便的方法 VP = BP + LP = 与中心原子成键的原子数与中心原子成键的原子数 + （中心原子价电子数中心原子价电子数- -配位原子未成对电子数之和配位原子未成对电子数之和) 2例例： XeF2 2+(8-21)/2 = 5 XeF4 4+(8-41)/2 = 6 XeOF4 5+(8-12-4 1)/2 = 6 XeO2F2 4+(8-22-2 1)/2 = 5 确定孤对电子数和分子空间构型确定孤对电子数和分子空间构型LP=0 分子的空间构型分子的空间构型=电子对的空间构型电子对的空间构型BeH2VP = ( 2+2)=2 LP = 021

26、HBeHVP= (3+3)=3 LP = 021BF3VP= ( 4+4)=4 LP = 021CH4LP0LP0分子的空间构型分子的空间构型电子对的空间构型使价层电子对的空间构型使价层电子对斥力最小电子对斥力最小 总结: 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

27、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二、价层电子对互斥理论的应用实例（一） CH4 的空间构型 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。（二） 的空间构型3ClO 在 中，Cl 有7个价电子，O O不提供电

28、子，再加上得到的1个电子，价层电子总数为8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。3ClO3ClO（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价层电子对

29、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3 直线形HgCl2平面三角形 BF3PbCl2角形2 0 AB23 0 AB32 1 AB2平面三角形2四面体4 0 AB4价层电子对数 价层电子对排布成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排布分子构型 实 例43 1 AB32 2 AB2正四面体 CH4三角锥形 NH3角形H2O价层电子对数 价层电子对排布成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排分子构型 实 例5三角双锥50 AB54 1 AB43 2 AB32 3 AB2布方式三角双锥 PCl5变形四面 SF4T形 ClF3直线形3I价层电子

30、对数 价层电子对排布成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排分子构型 实 例660 AB6布方式51 AB5八面体42 AB4正八面体 SF6四方锥形平面正方4IClIF5形第四节分子轨道理论简介第四节分子轨道理论简介一、分子轨道理论的基本要点一、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

31、中心 (单原子核)的。2 （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 1 和 2 ，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。ABABABAB （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

32、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180 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。 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

33、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。1s1ss1s1Increasing energyLi“Li2”Li 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

34、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。molecular orbitalatomi

35、c orbitalmolecular orbitalatomic orbital Molecular orbitals from p atomic orbitals 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，1

36、s 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。 for O2 and F2for B2, C2 and N2Relative energy levels for atomic and molecular orbitals of second-period elements.四、分子轨道理论的应用实例四、分子轨道理论的应用实例(一) 的结构+

37、2H+2H 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。1(1s)+2H+2H+2H+2H(二) 的结构+2He 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。+2He+2He+2He2 (1s)1 *(1s)(2 1)/2 0.5+2He (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2g

38、(1 )22242uguug(1 ) (2 ) (2 ) (1 ) (3 )2g(1 )222ugu(1 )(2 )(2 )及和4u(1 )2g(3 )键，键级为 。N2 中没有未成对电子，为反磁性物质。(104)/2=3(四) O2 的结构 O2 共有个电子，其电子排布为 对成键有贡献的 162(1s)22222*(1s) (2s) *(2s) (2p ) (2p )xy211(2p ) *(2p ) *(2p )zyz是 。21(2p ) *(2p )yy22121,(2p )(2p ) *(2p ) (2p ) *(2p ) xyyzz其中， 形成一个键，21(2p ) *(2p ) z

39、z2 (2p )x各形成一个三电子键。O2的键级为(10-6)/2=2，其结构可表示为：.OO第第 2 2 周期元素双原子分子的电子组态周期元素双原子分子的电子组态 形成分子轨道后，按填充原理（与原子轨道中电子的填充类似）形成分子轨道后，按填充原理（与原子轨道中电子的填充类似）填充电子就得到分子轨道排布式填充电子就得到分子轨道排布式. . 第第2周期元素同核双原子分子包括周期元素同核双原子分子包括Li2，Be2，B2，C2，N2，O2，F2和和 Ne2 分子分子. 它们的电子组态如下：它们的电子组态如下：Li2 Be2B2C2N2O2F2Ne21s21s21s21s21s21s21s21s21

40、s21s21s21s21s21s21s21s222s22s22s22s22s22s22s22s22s22s22s22s22s22s22s1212xypp2222zypp2222zypp22xp22xp22xp22xp2222zypp2222zypp2222zypp1212zypp2222zypp2222zypp22xp 第五节第五节 分子间作用力和氢键分子间作用力和氢键一、分子的极性一、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

41、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；

42、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。= q dH2N2CO2CS2CCl4CH4H2SH2ONH3 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SO2CHCl3COO3HFHClHBrHIBF3 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3 01 0Cm分子空间构型分子3 01 0Cm间构型分子空一些分子的分子电偶极矩与分子空间构型二、分子间作用力二、分子间作用力(一) 色散力 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