第十章-共价键与分子结构

第一节现代价键理论第二节价层电子对互斥理论第三节杂化轨道理论第四节分子轨道理论第五节离域π键第六节分子间作用力和氢键第七节原子晶体和分子晶体第十章共价键与分子结构化学键理论离子键理论共价键理论现代价键理论分子轨道理论电子配对法杂化轨道理论价电子对互斥理论配位键理论第一节现代价键理论一、共价键的本质二、价键理论的基本要点三、共价键的类型四、配位共价键五、共价键参数

1916

年，美国化学家Lewis提出了早期共价键理论。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是通过共用一对或几对电子实现的。这种由共用电子对所形成的化学键称为共价键。

Heitler

和London用量子力学处理氢原子形成氢分子形成的过程，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相反，当它们相互接近时，随着核间距减小，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，既降低了两个原子核间的正电排斥，又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，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，两个氢原子形成氢分子。一、共价键的本质如果两个氢原子的电子自旋相同，随着核间距的减小，两个原子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，系统能量逐渐升高，而且比两个远离的氢原子能量还高，不能形成氢分子。一、共价键的本质图10-2两个氢原子相互接近时原子轨道重叠示意图

二、价键理论的基本要点

(2)

一个原子含有几个未成对电子，通常就能与其它原子的几个自旋相反的未成对电子配对形成共价键。一个原子所形成的共价键的数目，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。在可能的情况下，共价键总是沿着原子轨道最大重叠的方向形成，这就是共价键的方向性。重点价键理论的基本要点是：

(1)

两个原子接近时，自旋相反的两个未成对电子可以配对形成共价键。图10-3H原子的1s轨道与Cl

原子的3px轨道重叠示意图三、共价键的类型

(一)σ键重点原子轨道沿键轴(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σ键。形成σ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)π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π键。形成π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。三、共价键的类型从原子轨道重叠程度来看，π键的重叠程度比σ键的重叠程度小，π键的键能小于σ键的键能，所以π键的稳定性低于σ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σ键；形成共价双键时，有一个σ键和一个π键；形成共价三键时，有一个σ键和两个π键。三、共价键的类型图10-5N2中的共价三键示意图四、配位共价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。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。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。形成配位键的条件是：

(1)

电子对给予体的最外层有孤对电子；

(2)

电子对接受体的最外层有可接受孤对电子的空轨道。五、共价键参数

(一)

键能在标准状态下，使单位物质的量的气态分子

AB解离成气态原子

A和

B所需要的能量称为键解离能。对双原子分子，键能等于键解离能。对多原子分子，键能等于键解离能的平均值。五、共价键参数

(二)

键长分子中两个成键原子核间的平衡距离称为键长。表10-1一些共价键的键能和键长

(三)键角在多原子分子中，键与键之间的夹角称为键角。五、共价键参数

(四)共价键的极性按共用电子对是否发生偏移，共价键可分为非极性共价键和极性共价键。当两个相同原子以共价键结合时，两个原子对共用电子对的吸引能力相同，共用电子对不偏向于任何一个原子。这种共价键称为非极性共价键。五、共价键参数当两个不同元素的原子以共价键结合时，共用电子对偏向于电负性较大的原子。电负性较大的原子带部分负电荷，电负性较小的原子带部分正电荷，正、负电荷中心不重合。这种共价键称为极性共价键。共价键的极性与成键两原子的电负性差有关，电负性差越大，共价键的极性就越大。

(四)共价键的极性五、共价键参数第二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基本要点价层电子对互斥理论的基本要点是：

(1)多原子分子或多原子离子的空间构型取决于中心原子的价层电子对。

(2)

中心原子的价层电子对之间尽可能远离，以使斥力最小。表

10-2

静电斥力最小的价层电子对的分布方式价层电子对数23456电子对排布方式直线形平面三角形四面体三角双锥八面体重点

(3)价层电子对之间的斥力与价层电子对的类型有关：

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

一、价层电子对互斥理论基本要点

(4)中心原子若形成共价双键或共价三键，仍按共价单键处理。但由于双键或三键中成键电子多，相应斥力也大:

三键＞双键＞单键

(5)与中心原子结合的配位原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越远，减少了成键电子对的斥力，键角相应减小。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。

(2)

根据中心原子的价层电子对数，找出相应的电子对排布。一、价层电子对互斥理论基本要点

(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是孤对电子。若中心原子的价层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分布方式相同；若价层电子对中有孤对电子，应选择静电斥力最小的结构，即为分子或离子的空间构型。一、价层电子对互斥理论基本要点二、价层电子对互斥理论应用实例(一)CCl4分子的空间构型(二)离子的空间构型

二、价层电子对互斥理论应用实例(三)

PCl5

分子的空间构型二、价层电子对互斥理论应用实例在中，中心原子共有

5个价层电子对，价层电子对的分布为三角双锥形。在中心原子的

5对价层电子对中，有

2对成键电子对和

3对孤对电子，有以下三种可能的结构：(四)

离子的离子构型二、价层电子对互斥理论应用实例电子对之间的夹角有90°、120°和180°，只需考虑夹角为90°的静电斥力。(四)

离子的离子构型二、价层电子对互斥理论应用实例

(a)

中没有90°的孤对电子-孤对电子的排斥作用，是最稳定的构型。因此，的空间构型为直线形。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形成的共价分子或离子的空间构型。(四)

离子的离子构型二、价层电子对互斥理论应用实例二、价层电子对互斥理论练习(1)下列关于价电子对数目计算中正确的是()A.

中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数

B.

配位原子中卤素原子、氢原子提供1个电子

C.

配位原子中氧原子和硫原子提供2个电子

D.

当氧原子和硫原子作中心原子时，按不提供价电子计算B(2)

下列选项中价电子对数与配位原子数目相等的是()A.CS2B,NH3C.H2OD.A二、价层电子对互斥理论练习(3)

下列分子或离子中，不含有孤电子对的是()。

A.H2OB.H3O+C.NH3D.D(4)

用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为()。

A.正四面体形

B.V形

C.三角锥形

D.平面三角形

D(5)

下列分子：

A.BCl3B.CCl4C.H2S

D.CS2

中，键角由小到大的顺序为________________。CBAD二、价层电子对互斥理论练习(6)

为什么

H2O的键角不是90º，而是104.5º？价层电子对互斥理论说明：H2O

的电子构型为四面体形，四个电子对本应互呈109º28夹角；因其中两个顶点被孤电子对占据，成键电子对呈V形，夹角被压缩至104.5º。(7)

下列对应关系正确的是：()A选项ABCD中心原子所在族14151416分子简式AB4AB3AB2AB2立体结构正四面体平面三角形直线形直线形表

10-3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数价层电子对排布成键电子对数孤对电子数分子类型电子对的排布方式分子空间构型实例直线形20AB2直线形HgCl230AB3平面正三角形

BF321AB2V形PbCl223平面正三角形价层电子对数价层电子对排布成键电子对数孤对电子数分子类型电子对的排布方式分子空间构型实例4四面体4 0AB43 1AB32 2AB2正四面体CH4三角锥形

NH3V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数分子类型电子对的排布方式分子空间构型实例5三角双锥50

AB54

1

AB432

AB323

AB2三角双锥

PCl5变形四面体

SF4T形

ClF3直线形

价层电子对数价层电子对排布成键电子对数孤对电子数分子类型电子对的排布方式分子空间构型实例6八面体6 0AB65 1AB54 2AB4正八面体

SF6四方锥形IF5平面正方形第三节杂化轨道理论一、杂化轨道理论的基本要点二、s-p

杂化轨道及有关分子的空间构型三、d-s-p

杂化轨道及有关分子的空间构型一、杂化轨道理论的基本要点

同一原子中能量相近的原子轨道重新组合成新的原子轨道，称为原子轨道的杂化，得到的原子轨道称为杂化轨道。轨道杂化理论的基本要点是：

(1)

只有在形成分子的过程中，中心原子能量相近的原子轨道才能进行杂化。

(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。

(3)

原子轨道进行杂化时，轨道的数目不变，但轨道在空间的伸展方向发生变化。重点一、杂化轨道理论的基本要点轨道杂化理论的基本要点是：

(4)组合得到的杂化轨道与其他原子形成

键或排布孤对电子，而不能以空轨道的形式存在。

(5)

中心原子采取的杂化类型决定了杂化轨道分布形状及所形成的分子的空间构型。同一原子中能量相近的原子轨道重新组合成新的原子轨道，称为原子轨道的杂化，得到的原子轨道称为杂化轨道。由一个

ns轨道和一个

np

轨道参与的杂化称为sp杂化，形成的两个杂化轨道称为sp

杂化轨道。每个

sp杂化轨道中含有

1/2

的s轨道成分和1/2的

p轨道成分，杂化轨道间的夹角为

180°。

图10-6sp杂化示意图二、s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型重点

(一)sp

杂化轨道及有关分子的几何构型由一个

ns轨道和两个

np

轨道参与的杂化称为

sp2

杂化，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轨道成分和

2/3的

p轨道成分，杂化轨道间的夹角为120º，呈平面正三角形。图10-8sp2

杂化轨道示意图二、s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型

(二)

sp2

杂化轨道及有关分子的几何构型BF3

形成示意图BF3的几何构型由一个ns轨道和三个

np

轨道参与的等性杂化称为

sp3等性杂化，形成的四个杂化轨道称为

sp3等性杂化轨道。每个

sp3杂化轨道中含有

1/4的

s轨道成分和

3/4的

p轨道成分，杂化轨道间的夹角为109°28′。图10-9sp3

等性杂化轨道二、s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型

(三)

sp3

等性杂化轨道及有关分子的几何构型CH4形成示意图对于价层含孤对电子的中心原子，由于孤对电子要占据杂化轨道，而又不参与成键，将使形成的分子的能量升高。若采用sp3等性杂化，则由于孤对电子占据的sp3杂化轨道中s成分较少，因此能量较高，分子的稳定性较低。为了使分子的能量尽可能低，含孤对电子的中心原子最好采用sp3

不等性杂化，在满足成键杂化轨道有尽可能大的成键能力的前提下，尽可能增加非键杂化轨道中的

s轨道成分和减小

p轨道成分，并相应减少成键杂化轨道中的

s轨道成分和增大p轨道成分，使形成的分子的能量比等性杂化时有所降低。二、s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型

(四)sp3

不等性杂化轨道及有关分子的几何构型基态

N的外层电子组态为

2s22p3，在

H的影响下，N的一个

2s轨道和三个

2p轨道进行

sp3

不等性杂化，形成两组能量不相等的

sp3

杂化轨道。其中三个

sp3

成键杂化轨道的能量相等，每个杂化轨道含0.226s

轨道成分和0.774p

轨道成分；sp3非键杂化轨道中含0.322s

轨道成分和0.678p

轨道成分。N原子用三个各含一个未成对电子的

sp3成键杂化轨道分别与三个

H的

1s轨道重叠，形成三个

N—H键，孤对电子则占据

s轨道成分较高的

sp3

非键杂化轨道。因此，NH3

的空间构型为三角锥形。二、s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型

(四)

sp3

不等性杂化轨道及有关分子的几何构型NH3的空间构型NH3的空间构型基态

O的外层电子组态为

2s22p4，在

H的影响下，O采取

sp3不等性杂化，形成两组能量不同的

sp3杂化轨道，其中两个成键

sp3杂化轨道含0.20s

轨道成分和0.80p

轨道成分，两个

sp3非键杂化轨道含0.30s

轨道成分和0.70p

轨道成分。O原子用两个各含有一个未成对电子的

sp3成键杂化轨道分别与两个

H原子的

1s轨道重叠，形成两个

O—H键，两对孤对电子各占据一个

sp3非键杂化轨道。因此，H2O的空间构型为

V型。二、s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型

(四)sp3

不等性杂化轨道及有关分子的几何构型

的空间构型二、s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型

(四)sp3

不等性杂化轨道及有关分子的几何构型(1)

原子间成键时，同一原子中能量相近的某些原子轨道要先杂化，其主要原因是()A.

保持共价键的方向性

B.

进行电子重排

C.

增加成键能力

D.

使不能成键的原子轨道能够成键C(2)

BF3是典型的平面正三角型分子，当它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成，则BF3和

中B原子的杂化类型是()A.sp2、sp2B.sp3、sp3C.sp2、

sp3D.sp、sp2B二、s-p

型杂化轨道练习(3)

写出符合下列条件的相应的分子或离子的化学式：A.

硼原子用sp2杂化轨道形成三个σ键：________B.氮原子用sp3杂化轨道形成四个完全相同的化学键：_________；氮原子形成一个σ键两个π键_________C.碳原子分别以sp、sp2、sp3杂化轨道成键________、________、__________。BF3N2C2H2二、s-p

型杂化轨道练习C2H4CH4为了有效的构成杂化轨道，参与杂化的轨道的能量必须相近。对于周期表中的

d区元素，中心原子的

ns和

np

轨道与(n－1)d

轨道或

nd

轨道的能量相近，它们可以组合成

d-s-p

杂化轨道，也可以组合成

s-p-d

杂化轨道。p区元素没有(n－1)d

轨道或(n－l)d

轨道已填满，ns和

np

与nd

轨道能量比较接近，它们只能组合成

s-p-d

杂化轨道。重点

三、d-s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型图10-11dsp2

杂化轨道，由一个(n－l)d

轨道、一个

ns轨道和两个

np

轨道参与的杂化称为

dsp2杂化。组合成的四个轨道称为

dsp2杂化轨道。每个

dsp2杂化轨道均含有1/4d

轨道成分、1/4s

轨道成分和1/2p

轨道成分。四个

dsp2杂化轨道在一个平面上，指向平面正方形的四个角相邻的杂化轨道间的夹角为90°。(一)dsp2

杂化轨道及有关分子或离子的空间构型

三、d-s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型基态Ni2+

的外层电子组态为

3s23p63d8，在形成[Ni(CN)4]2－配离子时，在CN－

的影响下，Ni2+

用一个3d空轨道、一个

4s空轨道和两个

4p空轨道进行

dsp2杂化，组合成四个空

dsp2成键杂化轨道，并与四个CN－中含有孤对电子的

C原子的

sp杂化轨道重叠，形成四个σ配位键。由于Ni2+

的四个空

dsp2成键杂化轨道的构型为平面正方形，所以形成的[Ni(CN)4]2－

配离子的空间构型为平面正方形。

三、d-s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型(一)dsp2杂化轨道及有关分子或离子的空间构型由一个

ns轨道、三个

np

轨道和一个

nd

轨道参与的不等性杂化称为

sp3d不等性杂化，组合成的五个

sp3d杂化轨道分为能量不等的两组杂化轨道，其中有三个杂化轨道位于一个平面上，能量相等，而另外两个能量相等的杂化轨道垂直于这个平面，五个杂化轨道的构型为三角双锥形。两组杂化轨道的成键能力有差别，有时处于一个平面上的三个杂化轨道成键能力比键较强，而有时成键能力却比较弱。(二)sp3d

不等性杂化及有关分子的空间构型

三、d-s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型图10-12sp3d

杂化轨道

三、d-s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型(二)

sp3d

不等性杂化及有关分子的空间构型基态

P的外层电子组态为

3s23p3，在形成

PF5分子时，在

F原子的影响下，P原子用一个

3s轨道、三个

3p轨道和一个

3d轨道进行

sp3d

杂化，形成五个杂化轨道，每个杂化轨道中各有一个未成对电子。P用五个杂化轨道分别与五个F

原子中含有未成对电子的

2p轨道重叠，形成五个

键。由于P原子提供的五个杂化轨道的构型为三角双锥形，因此PF5分子的空间构型为三角双锥形。

三、d-s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型(二)

sp3d

不等性杂化及有关分子的空间构型由一个

ns轨道、三个

np

轨道和两个

nd

轨道参与的杂化称为sp3d2杂化，所形成的六个轨道称为

sp3d2杂化轨道，每个杂化轨道均含有1/6s

轨道成分、1/2p

轨道成分和1/3d

轨道成分，六个杂化轨道正好指向正八面体的六个顶角，杂化轨道间的夹角为

90°或180°。(三)sp3d2

杂化轨道及有关分子的空间构型

三、d-s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型基态

S的外层电子组态为

3s23p4，形成

SF6

分子时，在

F原子影响下，S原子用一个

3s轨道、三个

3p轨道和两个

3d轨道进行

sp3d2杂化，组合成六个杂化轨道，每个杂化轨道中各有一个未成对电子。S原子用六个各有一个未成对电子的

sp3d2

杂化轨道分别与六个

F原子中含未成对电子的

2p轨道重叠，形成六个

S—F键。由于

S原子提供的六个

sp3d2杂化轨道的构型为正八面体，所以

SF6

的空间构型为正八面体。

三、d-s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型(三)sp3d2

杂化轨道及有关分子的空间构型图10-13sp3d2

杂化轨道或d2sp3

杂化轨道

三、d-s-p

型杂化轨道及有关分子的空间构型(三)sp3d2

杂化轨道及有关分子的空间构型

三、d-s-p

型杂化轨道课堂自测试判断ClF3的空间构型。

(A)

BF3

(B)HgCl2

(C)

CH4

(D)

CO2

问题(1)下列分子中，中心原子采用sp3杂化的是()。C

(A)

CO

(B)CO2

(C)

C2H2

(D)

H2O

问题(2)下列分子中，其几何构型不是直线形的是

()。D第四节分子轨道理论一、分子轨道理论的基本要点二、分子轨道的形成三、同核双原子分子的结构四、异核双原子分子的结构一、分子轨道理论的基本要点

(1)

分子中每个电子的空间运动状态用波函数来描述，每一个波函数都有相应的能量和形状，2为分子中的电子概率密度。分子轨道是多中心的，而原子轨道是单中心的。

(2)

分子轨道由能量相近的原子轨道组合而得到。组合时，轨道数目不变，轨道能量发生改变。在分子轨道中，能量低于原子轨道的称为成键分子轨道，能量高于原子轨道的称为反键分子轨道，能量等于原子轨道的称为非键分子轨道。重点①

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。图10-14原子轨道对称性示意图(3)

参与组合的原子轨道必须满足三个原则:一、分子轨道理论的基本要点②

能量相近原则：原子轨道的能量越接近。组合的效率就越高。例如：前3个轨道能量相近，彼此间均可组合，形成分子；Na的

3s比前

3个轨道能量高许多，不能组合。(不形成共价键，只形成离子键)

H：1s～1312kJmol-1Cl：3p～1251kJmol-1O：2p～1314kJmol-1Na：3s～496kJmol-1

(以上数据按Ei1

值估算)(3)

参与组合的原子轨道必须满足三个原则:一、分子轨道理论的基本要点图10-15能量不同的两个原子轨道组合成分子轨道的能量关系

③

轨道最大重叠原则：两个原子轨道组合分子轨道时，应尽可能使原子轨道重叠程度最大。(3)

参与组合的原子轨道必须满足三个原则:一、分子轨道理论的基本要点

(5)

分子中共价键的强度用键级来度量：

键级＝

(成键电子数－反键电子数)/2键级越大，分子就越稳定。

(4)

电子在分子轨道上的排布，遵循泡利不相容原理、能量最低原理和洪德规则。一、分子轨道理论的基本要点二、分子轨道的形成根据对称性不同，分子轨道分为分子轨道和π分子轨道。两个原子轨道沿着连接两个原子核的连线以“头碰头”方式组合成的分子轨道称分子轨道。两个原子轨道垂直于连线以“肩并肩”方式组合成的分子轨道称为π分子轨道。当选定键轴为

x轴时，两个原子的

ns轨道沿连接两个原子核的连线进行组合，可以得到两个分子轨道。两个ns原子轨道组合成分子轨道示意图两个原子的npx

轨道沿连接两个原子核的连线以“头碰头”方式进行组合，可得两个分子轨道。两个npx原子轨道组合成分子轨道示意图一个原子的

ns轨道与另一个原子的

npx

轨道沿连接两个原子核的连线以“头碰头”方式进行组合，可以得到两个

分子轨道。ns轨道与npx

轨道组合成分子轨道示意图两个原子的

npy

轨道或两个原子的

npz

轨道垂直于两个原子核的连线以“肩并肩”方式组合成两个π分子轨道。两个npy

或npz

轨道组合成分子轨道示意图分布在

分子轨道上的电子称为

电子，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、分子轨道的形成分布在π分子轨道上的电子称为π电子，由π电子成键作用构成的共价键称为π键。由一个成键π电子构成的共价键称为单电子π键，由一对成键π电子构成的共价键称为双电子π键(简称π键)，由一对成键π电子和一个反键π电子构成的共价键称为三电子π键。二、分子轨道的形成三、同核双原子分子的结构同核双原子分子的分子轨道能量的高低由参与组合的原子轨道的能量及重叠程度两个因素决定。从原子轨道的能量考虑，1s

轨道的能量低于

2s轨道，多电子原子的

2s轨道的能量低于

2p轨道，因此在同核双原子分子中，能量最低的分子轨道是由两个

1s轨道组成的(1s)

和*(1s)，其次是由两个2s轨道组合成的(2s)

和*(2s)，再次是由2p

轨道组合成的三对分子轨道。从原子轨道重叠程度考虑，形成分子轨道的重叠程度比形成π分子轨道的重叠程度大。因此，反键π分子轨道和成键π分子轨道间的能量差比反键分子轨道和成键分子轨道间的能量差小。

重点三、同核双原子分子的结构

(适用于O2、F2、Ne2)AAA2(2px)1s(1s)*(1s)2s*(2s)(2s)2px*(2px)(2py)(2pz)*(2py)*(2pz)2py2pz2pz2py2px2s1s第二周期同核双原子分子的分子轨道能级顺序：

(1s)<*(1s)<(2s)<*(2s)<(2px)<(2py)=(2pz)<*(2py)=*(2pz)<*(2px)

三、同核双原子分子的结构

(适用于O2、F2、Ne2)当

2s的能量与

2px的能量相近时，2s轨道与

2px

轨道也能进行组合。考虑到2s与

2px

轨道的组合，将两个

2s轨道和两个

2px

轨道组合成的对称性相同的成键分子轨道(2s)

和(2px)

及反键分子轨道*(2s)

和*(2px)

再进行一次组合，形成新的分子轨道。此时各个分子轨道已不是单纯的

2s—2s

和2px—2px

原子轨道的组合，因此不能用(2s)、(2px)等符号表示，而改用1g、1u

等符号。分子轨道能级高低次序为：

1g<1u

<2g

<2u<1u<3g

<1g

<3u三、同核双原子分子的结构

(适用于B2、C2、N2)图10-17两个2s轨道与两个2px

轨道组合示意图三、同核双原子分子的结构图10-18第二周期元素同核双原子分子的分子轨道能级图图10-18第二周期元素同核双原子分子的分子轨道能级图1g1u2g2u3u1u1u3g1g1g(1)

的结构(2)

的结构

(3)N2

的结构(4)O2

的结构OO..........三、同核双原子分子的结构用分子轨道理论处理异核双原子分子，要注意以下几点：

(1)

异核双原子分子的两个原子的相应原子轨道具有不同的能量，只有对称性匹配且能量相近的原子轨道才能有效地组合成分子轨道。

(2)

异核双原子分子没有对称中心，因此分子轨道没有

g和u的区别。

(3)

异核双原子分子的分子轨道并不一定是由两个原子的相应原子轨道组合而成，因此使用分类按能量顺序编号的分子轨道记号比较适宜。四、异核双原子分子的结构

(一)CO

的结构

CO

分子由

1个

C原子和

1个

O原子组成。由于

C的

2s、2p

轨道的能量分别与

O原子的2s、2p轨道的能量相近，可以组合成分子轨道。四、异核双原子分子的结构图10-19CO的分子轨道能级图

(一)CO

的结构四、异核双原子分子的结构图10-19CO的分子轨道能级图

(一)CO

的结构四、异核双原子分子的结构图10-19CO的分子轨道能级图

(一)CO

的结构四、异核双原子分子的结构CCOO3456122p2p2s2s基态CO分子的电子组态为：

(1)2(2)2(3)2(4)2(1)4(5)2

形成一个

键和两个键。

CO分子的价键结构为：

(一)CO

的结构四、异核双原子分子的结构

HF

分子由1个

H分子和

1个

F原子组成。由于

H原子的

1s轨道与F

原子的

2px

轨道能量相近，可以组合成分子轨道。

(二)

HF

的结构四、异核双原子分子的结构图10-20HF的分子轨道能级图

(二)

HF

的结构四、异核双原子分子的结构HFHF2s2p41s321在HF分子中，3为成键分子轨道，4为反键分子轨道，l、2、1为非键分子轨道。基态

HF分子的电子组态为：

(1)2(2)2(3)2(1)4

使

HF能量降低的是填入3分子轨道的

2个电子，净成键电子数为

2，键级为

1，HF分子的价键结构为:

(二)

HF

的结构四、异核双原子分子的结构(1)

下列分子或离子：

A.

写出它们的分子轨道排布式；

B.

计算键级，判断稳定性顺序；

C.

哪些是顺磁性物质，哪些是反磁性物质？分子轨道理论课堂练习一、离域π键的形成条件二、离域π键的类型第五节离域π键一、离域π键的形成条件由三个或三个以上原子所形成的π

键称为离域π键，也称为大π键。

形成离城π键的条件是：

(1)

这些原子都在同一个平面上，每一个原子有一个

p

轨道互相平行；

(2)

π电子数小于p轨道数的2

倍。离城π键可分为正常离域π键、多电子离域π键和缺电子离域π键三种类型。

(1)

正常离域π键：π电子数与成键原子数相等的离域π键称为正常离域π键。例如：

(2)

多电子离域π键：π电子数大于成键原子数的离域π键称为多电子离城π键。例如：二、离域π键的类型

(3)

缺电子离域π键：π电子数小于成键原子数的离城π键称为缺电子离域π键。例如：离城π键可分为正常离域π键、多电子离域π键和缺电子离域π键三种类型。二、离域π键的类型

(1)

键能数据显示：B—F：613kJmol-1B—Cl：456kJmol-1B—Br：377kJmol-1B—I：272kJmol-1为什么BF3分子特别稳定？离域π键课堂练习

(2)

苯分子写成：

正确吗？离域π键课堂练习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”，如果分子的正电荷中心与负电荷中心重合，则为非极性分子；如果分子的正电荷中心与负电荷的中心不重合，则为极性分子。双原子分子的极性决定于共价键的极性，如果共价键为极性键，则分子为极性分子；如果共价键为非极性键，则分子为非极性分子。多原子分子的极性不仅与共价键的极性有关，还与分子的空间构型有关。如果分子中共价键是极性键，但分子的空间构型是完全对称的，则为非极性分子；如果分子中的共价键为极性键，且分子的空间构型不对称，则为极性分子。分子极性的大小常用分子电偶极矩衡量。分子电偶极矩等于正电荷中心和或负电荷中心的电量与正电荷中心和负电荷中心间的距离的乘积：

＝qd

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、分子的极性表

10-4

一些分子的分子电偶极矩与分子空间构型分子/(10-30Cm)分子空间构型分子/(10-30Cm)分子空间构型H20直线形SO25.28V形N20直线形CHCl33.63四面体CO20直线形CO0.33直线形CS20直线形O31.67V形CCl40正四面体HF6.47直线形CH40正四面体HCl3.60直线形H2S3.63V形HBr2.60直线形H2O6.17V形HI1.27直线形NH34.29三角锥形BF30平面三角形(1)

下列物质中，以极性键结合的非极性分子是()

A．H2SB．CO2C．SO2 D．H2OB一、分子的极性练习(2)

下列物质中，含有非极性共价键的是()

A．NH4ClB．Na2O2C．NaOHD．H2SO4

A(3)

碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为()

A.CCl4与I2分子量相差较小，而H2O与I2分子量相差较大

B.CCl4与I2都是直线型分子，而H2O不是直线型分子

C.CCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素

D.CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子D(一)

取向力极性分子的正电荷中心与负电荷中心不重合，分子中存在永久偶极。当极性分子相互接近时，极性分子的永久偶极间同极相斥、异极相吸，在空间处于异极相邻而产生静电作用。这种由于取向而在极性分子的永久偶极间产生的静电作用力称为取向力。取向力的本质是静电作用，极性分子的分子电偶极矩越大，取向力也就越大。二、分子间作用力重点图10-21极性分子相互作用示意图极性分子与非极性分子相互接近时，在极性分子永久偶极的影响下，非极性分子原来重合的正电荷中心与负电荷中心发生相对位移而产生诱导偶极，在极性分子的永久偶极与非极性分子的诱导偶极之间产生静电作用力。这种极性分子的永久偶极与非极性分子的诱导偶极产生的作用力称为诱导力。当极性分子相互接近时，在永久偶极的影响下，每个极性分子的正电荷中心与负电荷中心的距离被拉大，也将产生诱导偶极，因此诱导力也存在于极性分子之间。二、分子间作用力(二)

诱导力图10-22极性分子与非极性分子相互作用示意图在非极性分子中，由于电子的运动和原子核的振动，在一瞬间分子的正电荷中心与负电荷中心不重合，产生瞬间偶极，瞬间偶极诱导相邻非极性分子产生相应的瞬间诱导偶极。这种瞬间偶极与瞬间诱导偶极之间的相互作用力称为色散力。虽然瞬时偶极和瞬间诱导偶极存在时间极短，但是这种情况不断重复，因此色散力始终存在着。由于极性分子也会产生瞬间偶极和瞬间诱导偶极，因此,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、分子间作用力(三)色散力图10-23非极性分子相互作用示意图综上所述，在非极性分子之间，只存在色散力；在极性分子与非极性分子之间，存在色散力和诱导力；在极性分子之间存在色散力、诱导力和取向力。对于大多数分子来说，色散力是主要的；只有当分子的极性很大时，取向力才比较显著；而诱导力通常很小。二、分子间作用力三、氢键当氢原子与电负性大、半径小的X

原子形成共价键后，共用电子对偏向于

X原子，氢原子几乎变成了“裸核”。“裸核”的体积很小，又没有内层电子，不被其他原子的电子所排斥，还能与另一个电负性大、半径小的

Y原子中的孤对电子产生静电吸引作用。这种产生在氢原子与电负性大的元素原子的孤对电子之间的静电吸引称为氢键。

氢键具有方向性和饱和性。氢键的