第三章分子结构与化学键理论

1、分子结构分子结构与化学键理论与化学键理论第三章第三章第三章第三章 分子结构与化学键理论分子结构与化学键理论3.2 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论 3.5 键参数键参数 3.4 多原子分子的结构多原子分子的结构 3.1 电子对价键理论电子对价键理论 3.3 分子轨道理论分子轨道理论 3.6 分子间作用力分子间作用力 3.1 电子对价键理论电子对价键理论3.1.2 共价键的形成与本质共价键的形成与本质 3.1.4 共价键的特征共价键的特征 3.1.1 路易斯结构式路易斯结构式 3.1.3 共价键的类型共价键的类型 化学键：分子或晶体中相邻原子化学键：分子或晶体中相邻原子( (或离子或离子)

2、)之间之间强烈的吸引作用强烈的吸引作用。共价键理论：共价键理论：LewisLewis理论理论(1916(1916年年) )价键理论价键理论(1927(1927年年, 1930, 1930年年) )杂化轨道理论杂化轨道理论(1931(1931年年) )价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论(1940(1940年年) )分子轨道理论分子轨道理论(20(20世纪世纪2020年代末年代末) )化学键种类：共价键、离子键、金属键。化学键种类：共价键、离子键、金属键。 用短线表示共用电子对并将成键的元素符号用短线表示共用电子对并将成键的元素符号连接起来连接起来, ,并在元素符号的周围用小黑点表示并在元素符号

3、的周围用小黑点表示未成键的价电子未成键的价电子( (又称孤对电子或非键合电子又称孤对电子或非键合电子) )得到的结构式叫做路易斯结构式得到的结构式叫做路易斯结构式. .同时用同时用“=”=”表示双键表示双键,“”,“”表示三键表示三键. .分子满足分子满足“八隅律八隅律规则规则”, ,既成键原子的最外层价电子达到既成键原子的最外层价电子达到8 8电子电子, ,分子或原子更稳定分子或原子更稳定. .LewisLewis理论要点理论要点 理论的最大缺点是不能说明分子的空间构理论的最大缺点是不能说明分子的空间构型型, ,而仅仅说明了成键方式和键的数目而仅仅说明了成键方式和键的数目. .3.1.1 路

4、易斯结构式路易斯结构式两核间电子云密度减小两核间电子云密度减小 两核间电子云密度增大两核间电子云密度增大 H2的形成过程的形成过程3.1.2 共价键的形成与本质共价键的形成与本质 当具有自旋反平行的成单电子的原子相互当具有自旋反平行的成单电子的原子相互接近时接近时, ,其原子轨道重叠相加其原子轨道重叠相加, ,核间产生电子核间产生电子云密度较大的区域云密度较大的区域, ,把两个核紧密地吸引在一把两个核紧密地吸引在一起使体系能量下降的这种结合力就是起使体系能量下降的这种结合力就是共价键共价键. . 一：共价键的形成一：共价键的形成 二：共价键的本质二：共价键的本质 共价键就是原子轨道相互重叠并叠

5、加，其共价键就是原子轨道相互重叠并叠加，其重叠区域越大，共价键越稳定重叠区域越大，共价键越稳定。一一.键键 原子轨道沿着键轴方向以原子轨道沿着键轴方向以“头碰头头碰头”的方式进行重叠而的方式进行重叠而形成的共价键称为形成的共价键称为键键。 3.1.3 共价键的类型共价键的类型二二.键键 原子轨道以原子轨道以 肩并肩肩并肩(或平行或平行) )的方式发生的方式发生轨道重叠形成的共价键称为轨道重叠形成的共价键称为键键。 3-1：在：在HCl分子中的分子中的H-Cl共价键是由共价键是由H原子的原子的哪条轨道与哪条轨道与Cl原子的哪条轨道重叠而形成？原子的哪条轨道重叠而形成？价键理论中认为原子的什么轨道

6、才能参与成价键理论中认为原子的什么轨道才能参与成键键?问问题题解：解：HCl分子中的分子中的H-Cl共价键是由共价键是由H原子原子的的1s轨道与轨道与Cl原子的一条原子的一条3p轨道轨道“头碰头碰头头”重叠而成。价键理论中认为重叠而成。价键理论中认为只有原只有原子的价轨道才能参与成键子的价轨道才能参与成键，非价轨道是，非价轨道是不成键的。不成键的。 三三.键与键与键性质的比较键性质的比较 重叠方重叠方式式对称情况对称情况重叠程重叠程度度键能键能化学活化学活泼性泼性键键头碰头头碰头沿键轴方向呈沿键轴方向呈圆柱型对称圆柱型对称大大大大不活泼不活泼键键肩并肩肩并肩镜面反对称镜面反对称小小小小活泼活泼

7、 任何两个原子之间只能形成唯一的一任何两个原子之间只能形成唯一的一个个键键, ,但却可形成一个或者两个但却可形成一个或者两个键键, ,如如N N2 2分子中就存在一个分子中就存在一个键和两个键和两个键键. . 结论结论N N2 2的成键情况的成键情况 + +NN键和键和键键的空间位置的空间位置结论结论 在共价分子中在共价分子中,键是普遍存在的键是普遍存在的. .任任何两个原子间首选形成何两个原子间首选形成键键, ,且两个原且两个原子之间只能形成唯一的一个子之间只能形成唯一的一个键键. .当满当满足足键的形成条件时键的形成条件时, ,两个原子间还可两个原子间还可形成一到两个形成一到两个键键. .

8、问问题题3-2:指出下列分子或离子中哪些含有指出下列分子或离子中哪些含有键键,哪些含有哪些含有键键,以及以及键和键和键的数目键的数目. N2；O2；Cl2；I3-；C2H4；PCl3；KCl 在形成共价键时在形成共价键时, ,和一个原子相结合的其和一个原子相结合的其它原子数目不是任意的它原子数目不是任意的, ,一般受到未成对电一般受到未成对电子数的制约子数的制约, ,这就是这就是共价键的饱和性共价键的饱和性。一一. .共价键具有饱和性共价键具有饱和性3.1.4 共价键的特征共价键的特征例如：例如：O原子中有两个成单电子，所以与原子中有两个成单电子，所以与H原子结合时形成组成为原子结合时形成组成

9、为H2O的水分子；的水分子；N原原子子有三个成单电子，所以与有三个成单电子，所以与H原子结合时形原子结合时形成组成为成组成为NH3的氨分子。的氨分子。解：虽然基态解：虽然基态C C原子的价轨道中只有两个成原子的价轨道中只有两个成单电子，但在激发态下，单电子，但在激发态下，2s2s轨道上一个电轨道上一个电子可激发到子可激发到2p2p上上, ,形成形成4 4个成单电子，所以个成单电子，所以可与可与4 4个个H H原子形成原子形成CHCH4 4分子。因此，共价分子。因此，共价键的形成主要与价电子数有关，而不是基键的形成主要与价电子数有关，而不是基态原子的成单电子数。态原子的成单电子数。 问问题题3-

10、3：根据共价键的饱和性，基态：根据共价键的饱和性，基态C原子只有原子只有两个成单电子存在，则两个成单电子存在，则CH2分子的存在是合理分子的存在是合理的，如何解释的，如何解释CH4分子的存在？分子的存在？二二. .共价键具有方向性共价键具有方向性 在形成共价键时在形成共价键时, ,如果轨道重叠区域越大如果轨道重叠区域越大, ,则则形成的键就越牢固形成的键就越牢固, ,这称为这称为最大重叠原理最大重叠原理。即。即共价键具有方向性。共价键具有方向性。 3.2 价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论3.2.2 分子构型判断分子构型判断 3.2.1 理论基本要点理论基本要点 3.2.3 应用举例应用举例

11、 1.1.一个共价分子的空间几何构型取决于中心原一个共价分子的空间几何构型取决于中心原子价电子层中的电子对数子价电子层中的电子对数. .而该电子对数只包括而该电子对数只包括形成形成键的电子对数和价层的孤电子对数键的电子对数和价层的孤电子对数, ,不包不包括括电子对。电子对。 2.2.价层电子对彼此排斥价层电子对彼此排斥, ,趋向于均匀地分布在趋向于均匀地分布在分子周围分子周围, ,使排斥力最小使排斥力最小, ,分子最稳定分子最稳定. .因此因此, ,知知道了中心原子道了中心原子( (或离子或离子) )的价层电子对数目的价层电子对数目, ,即即可由此推出分子可由此推出分子( (或离子或离子) )

12、的空间构型的空间构型. . 一：基本要点一：基本要点3.2.1 价层电子对互斥理论基本要点价层电子对互斥理论基本要点二二: :价层电子对数目与几何构型的关系价层电子对数目与几何构型的关系 价层电价层电子对数子对数23456价层电价层电子对在子对在空间的空间的分布分布 价价(层层)电子对电子对空间构空间构型型直线形直线形平面三平面三角形角形四面四面体形体形三角双三角双锥形锥形八面八面体形体形1. 1. 如果卤素如果卤素(A)(A)元素作中心原子元素作中心原子, ,价电子总数为价电子总数为7;7;如果如果作配位原子作配位原子, ,则每个卤素原子提供一个电子则每个卤素原子提供一个电子(H(H相同相同

13、).). 2. 2. 如果氧族如果氧族(A)(A)元素作中心原子元素作中心原子, ,价电子总数为价电子总数为6;6;如果如果作配位原子作配位原子, ,则规定不提供电子则规定不提供电子. . 3. 3. 如果氮族如果氮族(A)(A)和碳族元素作和碳族元素作中心原子中心原子, ,则价电子总数则价电子总数分别为分别为5 5和和4.4. 4. 4. 如果如果ABABn n为负离子为负离子, ,则所带电荷数加入中心原子的价电则所带电荷数加入中心原子的价电子数中子数中; ;反之反之,AB,ABn n为正离子为正离子, ,则减去正电荷数则减去正电荷数. . 2)(负正离子电荷数提供的价电子数的价电子数XAZ

14、对于对于AXAXn n型分子型分子, ,其价电子对总数其价电子对总数3.2.2 分子构型判断分子构型判断 “价电子对空间构型价电子对空间构型”与与“分子空间构型分子空间构型”是是两个不同的概念。前者是指由两个不同的概念。前者是指由键电子对和孤电键电子对和孤电子对共同构成的立体构型，而后者指仅由子对共同构成的立体构型，而后者指仅由键电键电子对组成的空间立体构型子对组成的空间立体构型, ,即分子或离子的实际即分子或离子的实际立体图形。当孤对电子对数目为立体图形。当孤对电子对数目为0 0时，两者相同时，两者相同，如果不为，如果不为O O，两者一定不同。，两者一定不同。分子空间构型是分子空间构型是扣除

15、了孤电子对占据的位置后的实际空间构型扣除了孤电子对占据的位置后的实际空间构型。 注意注意价电子对总数价电子对总数(Z)=(Z)=键数键数(n)+(n)+孤电子对对数孤电子对对数(m)(m)因排斥力大小顺序为因排斥力大小顺序为: : 1. 1. 孤对电子与孤对电子孤对电子与孤对电子 孤对电子与成键电子孤对电子与成键电子 成键电子与成键电子成键电子与成键电子 2. 2. 叁键叁键- -叁键叁键 叁键叁键- -双键双键 双键双键- -双键双键 双键双键- -单键单键 单键单键- -单键单键 所以当分子中有两对或以上的孤对电子所以当分子中有两对或以上的孤对电子时时, ,必须选择分子内斥力最小的空间结构

16、必须选择分子内斥力最小的空间结构. . 3.3.电子对之间的夹角越小，排斥力也就越大。电子对之间的夹角越小，排斥力也就越大。 9090o o 120 120o o 180 180o o 中心原子为中心原子为A A的的ABABn n分子的最稳定空间构型分子的最稳定空间构型 A A的的电子电子对数对数 成键成键电子电子对数对数 孤电孤电子对子对数数 价电子对价电子对几何构型几何构型 分子分子( (离子离子) )空间构型空间构型 实例实例 2 22 20 0直线型直线型HgClHgCl2 2,CO,CO2 23 33 30 0平面三角平面三角型型 BFBF3 3 BCl BCl3 3 2 21 1平

17、面三角平面三角型型 SnBrSnBr2 2 PbClPbCl2 2(V(V型型或角型或角型) ) 4 44 40 0正四面正四面体体 CHCH4 4 CClCCl4 4 ( (正四面体正四面体) )3 31 1四面体四面体 NHNH3 3 ( (三角锥三角锥) )2 22 2四面体四面体 H H2 2O O(V(V型或角型型或角型) )5 55 50 0三角双锥三角双锥PClPCl5 5 ( (三角三角双锥双锥) ) 4 41 1三角双锥三角双锥SFSF4 4( (变形四变形四面体面体) ) 3 32 2三角双锥三角双锥ClFClF3 3 ( (变形变形T T型型) ) 2 23 3三角双锥三

18、角双锥I I3 3- - ( (直线型直线型) ) 6 66 60 0正八面正八面体体 SFSF6 6( (正八面体正八面体) )5 51 1八面体八面体 IFIF5 5( (四方锥四方锥) )4 42 2八面体八面体 IClICl4 4- - XeF XeF4 4( (平面正方平面正方形形) )判断分子构型的方法判断分子构型的方法 1.1.首先计算出价电子对总数首先计算出价电子对总数Z Z和孤电子对数和孤电子对数m m值值. . 2.2.由由Z Z值大小推出分子的价电子对空间构型值大小推出分子的价电子对空间构型. . 3.3.如果如果m=0,m=0,则价电子对空间构型即为分子空间则价电子对空

19、间构型即为分子空间构型构型; ;如果如果mOmO, ,则扣除了孤电子对占据的位置则扣除了孤电子对占据的位置后的立体图形即为分子空间构型后的立体图形即为分子空间构型. . 3.2.3 应用举例应用举例价电子对数价电子对数2 23 34 45 56 6价价( (层层) )电子电子对空间构型对空间构型直线直线型型平面三平面三角形角形四面四面体体三角三角双锥双锥八面体八面体问问题题3-5：请说明：请说明ClF3分子的最稳定构型是变形分子的最稳定构型是变形T型而非平面三角形型而非平面三角形? (课后思考课后思考)3-4：用价电子对互斥理论解释：用价电子对互斥理论解释ICl2+的空间的空间构型构型.解解:

20、 :根据价层电子对互斥理论根据价层电子对互斥理论:Z=(7+2:Z=(7+21-1)1-1)2=4,2=4,键数为键数为2 2，则，则孤对电子数为孤对电子数为4-2=2.4-2=2.因有因有4 4对价电子对价电子, ,价电子对空间构型为四面体价电子对空间构型为四面体, ,其中有两其中有两对孤对电子，则空间结构为角型或对孤对电子，则空间结构为角型或V V型型 解解: :根据价层电子对互斥理论根据价层电子对互斥理论:Z=(7+3:Z=(7+31)1)2=5,2=5,键数为键数为3 3，则孤对电子数，则孤对电子数为为5-3=2.5-3=2.因有因有5 5对价电子对价电子, ,价电子对空间构型为价电子

21、对空间构型为三角双锥三角双锥, ,其中有两对孤对电子其中有两对孤对电子. .它有三种可能它有三种可能的结构的结构: : 排斥作用排斥作用(1)(2)(3)900孤孤-孤排斥孤排斥010900孤孤-成排斥成排斥426900成成-成排斥成排斥2201200孤孤-孤排斥孤排斥1001200孤孤-成排斥成排斥2201200成成-成排斥成排斥0131800孤孤-孤排斥孤排斥0011800孤孤-成排斥成排斥0101800成成-成排斥成排斥100 综合上表数据综合上表数据, ,角度越小角度越小, ,排斥作用越排斥作用越大大, ,而而(2)(2)结构中结构中90900 0孤孤- -孤排斥作用大孤排斥作用大,

22、,所所以最不稳定以最不稳定.(1).(1)与与(3)(3)相比相比, ,虽然虽然(3)(3)的两的两对孤对电子处于对孤对电子处于1801800 0, ,斥力小斥力小, ,但但90900 0孤孤- -成排斥作用成排斥作用(3)(3)大于大于(1),(1),其他的斥力均可其他的斥力均可忽略忽略, ,所以所以(1)(1)的构型为的构型为ClFClF3 3分子的最稳分子的最稳定构型定构型, ,即变形即变形T T型型. . 分子分子中心中心原子原子配位配位原子原子价电价电子对子对总数总数孤对孤对电子电子对数对数键键数数价电子对价电子对空间构型空间构型分子空分子空间构型间构型H2OPCl3XeF2POCl

23、3 S2O32- I3-3-6：按要求填充下表：按要求填充下表 3.3 分子轨道理论分子轨道理论 3.3.2 原子轨道线性组合的原则与类型原子轨道线性组合的原则与类型3.3.1 分子轨道理论要点分子轨道理论要点 3.3.3 同核双原子分子的分子轨道同核双原子分子的分子轨道 3.3.4 异核双原子分子异核双原子分子 在分子中的电子不从属于某个特定的原子在分子中的电子不从属于某个特定的原子, ,而是在整个分子内运动而是在整个分子内运动, ,且在分子中各电子处且在分子中各电子处于不同的空间运动状态于不同的空间运动状态, ,而这些电子的空间运而这些电子的空间运动状态叫做动状态叫做分子轨道分子轨道. .

24、用用M.OM.O表示表示, ,而而M.OM.O2 2表表示分子中的电子在空间各处出现的几率密度示分子中的电子在空间各处出现的几率密度或电子云或电子云. . 一一: :分子轨道的含义分子轨道的含义 3.3.1 分子轨道理论要点分子轨道理论要点二二: :分子轨道的形成分子轨道的形成 分子轨道由原子轨道线性组合而成分子轨道由原子轨道线性组合而成, ,且且分子轨道的数目等于组成分子的各原子的分子轨道的数目等于组成分子的各原子的原子轨道之和原子轨道之和. .设设A,BA,B原子的原子轨道为原子的原子轨道为A A和和B B, ,它们线性组合为它们线性组合为: : 2211(M.O)CC2211(M.O)C

25、C一一. .组合原则组合原则 由原子轨道组成分子轨道必需满足三条由原子轨道组成分子轨道必需满足三条原则才能形成有效分子轨道原则才能形成有效分子轨道. . 1)1)最大重叠原理最大重叠原理( (与价键理论中所述内容相近与价键理论中所述内容相近) ) 3.3.2 原子轨道线性组合的原则与类型原子轨道线性组合的原则与类型2)2)对称性匹配原则对称性匹配原则: :即原子轨道的正值部分与即原子轨道的正值部分与正值部分正值部分, ,负值部分与负值部分组合才是对负值部分与负值部分组合才是对称性匹配称性匹配; ;反之反之, ,正负组合为对称性不匹配正负组合为对称性不匹配. . 3)3)能量近似原则能量近似原则

26、: :只有能量相近的原子轨道只有能量相近的原子轨道( (能能量越相近越好量越相近越好) )才能组合成有效的分子轨道才能组合成有效的分子轨道. .如如果果2s2s和和2p2p原子轨道能量差较小原子轨道能量差较小( (小于小于15eV),15eV),则则二者也可组合。二者也可组合。 2s2s和和2p2p轨道的组合图轨道的组合图 2s 2s和和2p2p组合后形成的组合后形成的2p2p和和2p2p* *能量明显升能量明显升高高, ,以至于以至于2p2p的能量比的能量比2p2p能量还高能量还高. .节面ss*+ + + + + + +- -二二: : 分子轨道类型分子轨道类型 不同的原子轨道以及组合形式

27、不同不同的原子轨道以及组合形式不同, ,形成的分形成的分子轨道的形状也不同子轨道的形状也不同. .常见有常见有,等类型等类型. . 形成形成s s成键轨道成键轨道( (波函数相加波函数相加) )和和s s* *反键反键轨道轨道( (波函数相减波函数相减) )两种轨道两种轨道. .分子轨道能量分子轨道能量高于原子轨道高于原子轨道分子轨道能量分子轨道能量低于原子轨道低于原子轨道1.s-s1.s-s组合组合: : 2.p-p2.p-p组合组合1)1)两条两条p p原子轨道以原子轨道以“头碰头头碰头”的方式线性组的方式线性组合后得到成键合后得到成键p p和反键和反键p p* *两条分子轨道两条分子轨道

28、. . 2px,A2px,A2px,B2px,B原子轨道相加原子轨道相加分子轨道分子轨道xp2反键反键xp2成键成键原子轨道相减原子轨道相减2py,z,A2py,z,B原子轨道原子轨道分分子子轨轨道道反键zyp,2成键zy ,p22)2)如果两条如果两条p p轨道以轨道以“肩并肩肩并肩”的方式线性组合的方式线性组合, ,则得到成键则得到成键P P和反键和反键P P* *两条分子轨道两条分子轨道. . 两个原子各有两个原子各有3条条p轨道轨道,故可以形成故可以形成6条分子轨条分子轨道道,即即Px,Px*,Py,Py*,Pz,Pz*,其中其中3条是成键轨条是成键轨道道,3条是反键轨道条是反键轨道.

29、 结论结论 形成的分子轨道中能量高于原来原子轨形成的分子轨道中能量高于原来原子轨道的称为道的称为反键反键( (分子分子) )轨道轨道；能量低于原子；能量低于原子轨道的称为轨道的称为成键成键( (分子分子) )轨道轨道；形成的分子；形成的分子轨道与原来的原子轨道能量相等轨道与原来的原子轨道能量相等( (或相近或相近) )的称为的称为非键轨道非键轨道。对对O2,F2分子分子:1s1s*2s2s*2Px2Py=2Pz2Py*=2Pz*2Px* 对其它分子对其它分子(如如N2,C2等等):1s1s*2s2s*2Py=2Pz2Px2Py*=2Pz*0)(0)叫叫固有偶极固有偶极. . 2.2.诱导偶极诱

30、导偶极 在外电场作用下在外电场作用下, ,极性分子和非极性分子极性分子和非极性分子的正负电荷重心均被拉开的正负电荷重心均被拉开, ,使分子发生变形并使分子发生变形并产生一个偶极产生一个偶极, ,这个偶极叫这个偶极叫诱导偶极诱导偶极( (外电场外电场除去除去, ,偶极就消除偶极就消除).). 共价分子内存在的偶极极子包括三种类型共价分子内存在的偶极极子包括三种类型: :一：偶极类型一：偶极类型3.6.2 范德华力范德华力3.3.瞬时偶极瞬时偶极 由于分子总是在不断的运动由于分子总是在不断的运动, ,无论是极性无论是极性分子还是非极性分子分子还是非极性分子, ,在瞬间都会出现正负在瞬间都会出现正负

31、电荷重心的不重合而产生偶极电荷重心的不重合而产生偶极, ,这种偶极叫这种偶极叫瞬时偶极瞬时偶极。 一个分子的瞬时偶极总是在不断地产生一个分子的瞬时偶极总是在不断地产生和消失和消失, ,但对大量分子而言但对大量分子而言, ,这种这种瞬时偶极瞬时偶极的存在就成为经常性的和主要的的存在就成为经常性的和主要的. . 结论结论二二: :分子间力的类型分子间力的类型 1.1.取向力取向力 (1)(1)定义定义: :当极性分子和极性分子相互接近时当极性分子和极性分子相互接近时, ,它们的它们的固有偶极同极相斥而异极相吸固有偶极同极相斥而异极相吸, ,使得使得极性分子定向排列极性分子定向排列, ,因而产生的分

32、子间的作因而产生的分子间的作用力叫用力叫取向力取向力. .极性分子与极性分子之间的取向力极性分子与极性分子之间的取向力 2.2.诱导力诱导力 (1)(1)定义定义: :当极性分子和非极性分子接近时当极性分子和非极性分子接近时, ,非非极性分子在极性分子固有偶极作用下发生极化极性分子在极性分子固有偶极作用下发生极化而产生诱导偶极而产生诱导偶极. .该该诱导偶极诱导偶极与极性分子的与极性分子的固固有偶极有偶极相互吸引而产生的作用力称为相互吸引而产生的作用力称为诱导力诱导力。(2)(2)影响因素：影响因素：极性分子的固有偶极越大极性分子的固有偶极越大, ,取取向力越大向力越大. .(3)(3)存在情

33、况：存在情况：取向力只存在于极性分子之取向力只存在于极性分子之间间(3)(3)存在情况存在情况: :诱导力存在于极性分子与非极性诱导力存在于极性分子与非极性分子之间分子之间, ,同样存在于极性分子与极性分子同样存在于极性分子与极性分子之间之间. . 极性与极性和极性与非极性分子之间的诱导力极性与极性和极性与非极性分子之间的诱导力 (2)(2)影响因素影响因素: :极性分子极性分子固有偶极矩固有偶极矩越大越大,(,(非非) )极性分子的极性分子的变形性越大变形性越大, ,则诱导力就越大则诱导力就越大. .3 3. .色散力色散力 (1)(1)定义：无论是极性分子还是非极性分子均定义：无论是极性分

34、子还是非极性分子均存在瞬时偶极存在瞬时偶极, ,这种瞬时偶极之间相互作用这种瞬时偶极之间相互作用产生的力叫产生的力叫色散力色散力. . (2)(2)影响因素：影响因素：分子体积越大分子体积越大, ,越易变形越易变形, ,色散力色散力就越大就越大. . (3)(3)存在情况：存在情况：色散力是普遍存在的色散力是普遍存在的, ,即极性与即极性与极性分子、极性与非极性分子以及非极性与极性分子、极性与非极性分子以及非极性与非极性分子之间均存在色散力非极性分子之间均存在色散力. .由于瞬时偶极由于瞬时偶极的方向处在瞬息万变之中的方向处在瞬息万变之中, ,故故色散力的方向是色散力的方向是多变的多变的( (

35、没有方向性没有方向性).). 分子之间的色散力分子之间的色散力 三三: :分子间力的特点分子间力的特点 1.1.不同情况下分子间力的组成不同不同情况下分子间力的组成不同 在多数情况下在多数情况下, ,色散力占据分子间力的绝大色散力占据分子间力的绝大部分部分. . 分子间力的分配情况分子间力的分配情况( (单位单位:kJ/mol):kJ/mol) 分子分子取向力取向力诱导力诱导力色散力色散力总和总和ArCOHIHBrHClNH3H2O0.0000.00290.0250.6863.30513.3136.380.0000.00840.11300.5021.0041.5481.9298.498.742

36、5.8621.9216.8214.948.9968.498.7525.9823.0921.1329.5847.282.2.分子间力作用的范围很小分子间力作用的范围很小( (一般是一般是300300500pm)500pm) 分子间力是短程力分子间力是短程力. .因分子间作用力因分子间作用力( (能能) )与距离的六次方呈反比与距离的六次方呈反比, ,所以在液态或固所以在液态或固态的情况下态的情况下, ,分子间力比较显著分子间力比较显著, ,而在气态而在气态时时, ,分子间力很小分子间力很小, ,往往可忽略往往可忽略. . 3.3.分子间力与化学键不同分子间力与化学键不同 分子间力既无确定方向分子

37、间力既无确定方向, ,又无饱和性又无饱和性. .分子分子间作用力间作用力( (能能) )一般只有每摩尔几千焦至几十一般只有每摩尔几千焦至几十千焦千焦, ,比化学键键能小比化学键键能小1 12 2个数量级个数量级. . 四四: :分子间力对物理性质的影响分子间力对物理性质的影响 分子间力主要影响属于分子晶体的物质分子间力主要影响属于分子晶体的物质的物理性质的物理性质( (如熔沸点等如熔沸点等),),而分子内部的化而分子内部的化学键则主要影响的是物质的化学性质学键则主要影响的是物质的化学性质. . 对于分子晶体对于分子晶体, ,晶体质点之间的作用力晶体质点之间的作用力为分子间力为分子间力. .而而

38、一般分子一般分子, ,分子量越大分子量越大, ,分子分子体积越大体积越大, ,则变形性也越大则变形性也越大, ,分子间的色散分子间的色散力也会越大力也会越大, ,即分子间作用力也越大即分子间作用力也越大, ,所以所以分子晶体的熔沸点就会越高分子晶体的熔沸点就会越高. . 3-17：根据价层电子对互斥理论，指出下列分：根据价层电子对互斥理论，指出下列分子的几何构型，判断分子有无极性，分子间子的几何构型，判断分子有无极性，分子间存在什么作用力存在什么作用力,指出指出SO2和和SCl2哪个沸点高哪个沸点高. SO2(g) SCl2(g) XeF2(g)几何构型几何构型_ _ _分子极性分子极性 _

39、_ _分子间力分子间力_ _ _3-16：为什么水蒸气易液化：为什么水蒸气易液化,而氮气或氢气在通而氮气或氢气在通常条件下不易液化常条件下不易液化? 问问题题解：因水分子之间的分子间解：因水分子之间的分子间作用力较大作用力较大, ,所以容易由气所以容易由气态变为液态态变为液态. .而而N N2 2和和H H2 2为非为非极性分子极性分子, ,且分子体积小且分子体积小, ,变形性也小变形性也小, ,所以其分子间所以其分子间作用力很小作用力很小, ,难以由气态变难以由气态变为液态为液态, ,即不易液化即不易液化. .SO2(g)SCl2(g)XeF2(g)几何构型几何构型角型角型角型角型直线型直线

40、型分子极性分子极性有有有有无无分子间力分子间力取向取向,诱导诱导,色散色散取向取向,诱导诱导,色散色散色散力色散力 因因SCl2的分子量比的分子量比SO2大大,分子体积也大分子体积也大,则则色散力大色散力大,即分子间力也大即分子间力也大,所以所以SCl2沸点更沸点更高高.一一: :氢键的形成与本质氢键的形成与本质 氢键是由相对带正电的氢原子与电负性氢键是由相对带正电的氢原子与电负性强强, ,原子半径小原子半径小, ,且具有孤对电子的且具有孤对电子的( (相对相对带负电的带负电的) )原子原子( (如如F,N,OF,N,O等等) )相互吸引而产相互吸引而产生的作用力。这种作用力属静电引力范畴生的

41、作用力。这种作用力属静电引力范畴。 3.6.3 氢键氢键(1)(1)分子间氢键分子间氢键: :如氟化氢如氟化氢, ,水水, ,氨等都可形成分氨等都可形成分子间氢键子间氢键. . (2)(2)分子内氢键分子内氢键: :在某些化合物的分子内部也存在某些化合物的分子内部也存在氢键在氢键. .例如例如, ,硝酸分子中存在分子内氢键硝酸分子中存在分子内氢键. . 二二: :氢键的类型和特点氢键的类型和特点1.1.类型类型水分子间的氢键水分子间的氢键 硝酸分子内的氢键硝酸分子内的氢键 三三: :氢键的键长和氢键的键长和“键能键能” 1.1.键长键长 在氢键缔合的分子中在氢键缔合的分子中, ,把其中把其中X XHY,HY,即即X X到到Y Y原子的核间距定义为氢键的键长原子的核间距定义为氢键的键长.水分子之间的氢键键长水分子之间的氢键键长 2.2.特点特点氢键与共价键相似也氢键与共价键相似也具有饱和性和方向性具有饱和性和方向性. . 2.2.氢键的氢键的“键能键能” (1)(1)定义定义: :氢键的氢键的“键能键能”是指破坏氢键所需的是指破坏氢键所需的能量或形成氢键时所放出