大学普通化学《化学键与分子结构》复习课件

REVIEWCOURSEWARE大学普通化学《化学键与分子结构》复习课件化学键·杂化轨道·VSEPR·分子间作用力2026年复习导览01化学键与价键理论键型分类与成键本质要点02杂化轨道理论杂化类型判断与构型对应03VSEPR与分子构型价层电子对互斥预测构型04分子间作用力范德华力与氢键辨析05分子极性与综合考点极性判断与晶体类型01化学键与价键理论成键本质，从电子配对说起化学键分类与价键理论核心要点化学键的定义与三大类型相邻原子间的强烈相互作用，是理解物质结构的起点本章重点：价键理论、杂化轨道理论、VSEPR理论与分子间作用力键离子键静电作用阴阳离子通过静电作用形成组合典型金属与典型非金属组合键共价键共用电子对原子间共用电子对形成非金属常见于非金属元素之间键金属键自由电子海金属阳离子与自由电子海之间的静电作用离子键无方向性与饱和性离子键的本质是静电作用，既无方向性也无饱和性形成判据电负性差值大于1.7时，离子性大于50%，倾向形成离子键无方向性离子电荷呈球形对称分布，各方向吸引力相同无饱和性空间条件允许时，每个离子可吸引尽量多的异号离子部分共价性任何离子键都含部分共价性，如CsF离子性仅约92%晶格能越大晶体越牢固晶格能与晶体牢固度晶格能越大离子键越强，晶体越牢固MgCl₂晶格能

-2530

千焦/摩尔远高于NaCl的-789千焦/摩尔高电荷离子使晶格能显著增大半径比决定晶体构型半径比晶体构型配位数0.225至0.414ZnS型40.414至0.732NaCl型60.732至1.000CsCl型8头碰头与肩并肩成键σ键稳定成骨架，π键活泼易反应σ键：头碰头重叠•原子轨道沿键轴方向

头碰头

重叠•共价单键均为σ键•电子云沿键轴呈

圆柱形对称•键能较高，性质稳定•分子骨架的主要承担者π键：肩并肩重叠•原子轨道

肩并肩

平行重叠•双键、三键中除一个σ键外其余为π键•重叠程度

小于σ键•π电子活泼、流动性大•含双键、三键的化合物易发生

加成反应，化学性质较活泼π键活泼、σ键稳定键参数决定分子稳定性键能越大、键长越短，分子越稳定键能使

1mol

气态分子离解为气态原子所需的能量，多原子分子为平均键能键长成键原子的核间距，键越短，键越牢固，键能越高键角多原子分子中两个相邻共价键之间的夹角键的极性同种原子成键无极性，不同原子成键有极性电子配对与最大重叠价键理论形成与稳定性由二者共同决定“键级由共享电子对数目决定，键级越高分子越稳定。”价键理论的核心：电子配对

与

轨道最大重叠

共同决定共价键的形成与稳定性电子配对原理两个原子各提供一个自旋相反的未成对电子，配对形成定域化学键最大重叠原理轨道重叠越充分，电子密度越集中于两核之间，键越稳定饱和性未成对电子数有限，配对成键后不能再与第三个电子成键方向性为达到最大重叠，原子轨道须沿特定空间方向靠近共振结构解释苯的稳定性“苯的真实结构是两个经典Kekulé结构的加权叠加，共振能越大分子越稳定。”共振与价键理论应用苯的两个经典Kekulé结构，真实结构为二者加权叠加。共振能越大，分子越稳定，故苯异常稳定、难发生加成反应。SN2反应过渡态可用三中心四电子结构描述。价键理论优势描述键断裂、反应过渡态与激发态时，比分子轨道理论更直观。成键图像直观清晰，可自然解释键角、键长与键能变化。共振解释苯的异常稳定性，价键理论优势在于直观02杂化轨道理论轨道重组，解释分子构型杂化类型判断与空间构型对应杂化轨道理论的提出背景碳原子基态仅两个未成对电子，实际却常呈四价01理论矛盾两键预期与四价现实碳基态为

1s²2s²2p²，理论上应形成

两个键。实际中甲烷四个C—H键

完全等同。02解释路径杂化轨道理论的提出1931年Pauling在价键理论框架内提出杂化轨道理论。一个

2s

电子激发至2p轨道形成激发态，再发生杂化。实验依据甲烷实测为正四面体，键角为

109°28′轨道重组增强成键能力核心思想：中心原子将能量相近的价层轨道线性组合，形成

数目相等、能量相等

的新轨道仅外层：杂化只涉及最外层轨道，内层电子不参与不对称：杂化后轨道电子云呈一头大一头小，增强成键能力轨道重组使成键能力增强能量相近参与杂化的原子轨道能量相近成键前提数目守恒杂化前后轨道数目守恒不增不减利于成键杂化轨道更有利于成键方向性更强取向最优轨道空间取向趋于最小排斥，使分子更稳定分子稳定三种基本杂化类型杂化类型空间构型键角典型实例sp直线形180°BeCl₂、CO₂、C₂H₂sp²平面三角形120°BF₃、C₂H₄sp³正四面体109.5°CH₄、CCl₄等性与不等性杂化孤对电子占据杂化轨道，键角被压缩：NH₃约

107°，H₂O约

104.5°等性与不等性sp³杂化2类sp³等性杂化轨道能量、形状完全相同，如甲烷sp³不等性杂化部分轨道被孤电子对占据，如氨中的氮、水中的氧高阶杂化2类sp³d杂化5

个轨道参与，三角双锥结构，如

PCl₅sp³d²杂化6

个轨道参与，正八面体结构，如

SF₆价层电子对数定杂化价层电子对数=σ键数+中心原子孤电子对数杂化类型对应价层电子对数杂化类型2sp3sp²4sp³5sp³d6sp³d²孤电子对数计算孤电子对数=（中心原子价电子数−配位原子接受电子数）÷2氢、卤素配位原子各提供

1

个价电子，氧族原子按

不提供

计算负离子

加上

电荷数，正离子

减去

电荷数判断杂化类型的多种方法空间构型法几何形状对应直线形对应

sp

杂化平面三角形对应

sp²

杂化正四面体对应

sp³

杂化等电子原理等电子体类比等电子体中心原子杂化类型相同如

NO₂⁺

与

CO₂

均为sp杂化取代法原型分子代换以熟悉分子为原型，取代后杂化不变如

B(OH)₃

看作

BF₃

中三个氟被羟基取代便捷规律π键数量判断中心原子无π键为

sp³

杂化有1个π键为

sp²

杂化有2个π键为

sp

杂化杂化类型判断典型算例由中心原子成键情况可推断杂化类型sp³杂化H₂O氧连接2个氢、2对孤对电子，价层电子对数为

4NH₃氮连接3个氢、1对孤对电子，价层电子对数为

4sp²杂化BF₃硼连接3个氟、无孤对电子，价层电子对数为

3乙烯碳连接3个原子、无孤对电子，价层电子对数为

3sp杂化二氧化碳碳连接2个氧、无孤对电子，价层电子对数为

2判断依据由中心原子的成键情况出发统计键数+孤对电子数由价层电子对数确定杂化类型03VSEPR与分子构型电子对互斥，构型自现价层电子对互斥理论预测分子构型VSEPR理论要点与起源价层电子对彼此相距最远时，排斥力最小、体系能量最低1940·初步构想理论起源1940年

Sidgwick

与

Powell

提出初步构想，20世纪50年代

Gillespie

与

Nyholm

系统发展并定名排斥力排序孤对-孤对>孤对-成键>成键-成键孤对-孤对大于孤对-成键大于成键-成键多重键处理π键不参与构型判断π键不参与构型判断，多重键只计其中σ键电子对关键区分价层电子对构型≠分子构型价层电子对构型含孤对电子，分子构型仅指成键电子对的空间排列价层电子对数与构型价层电子对数直接决定电子对几何分布价层电子对数直接决定电子对的几何分布，是VSEPR预测分子构型的核心依据。价层电子对数电子对几何分布2直线形3平面三角形4正四面体5三角双锥6正八面体价层电子对数的计算价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数计算规则3类σ键电子对数=中心原子结合的原子数孤电子对数=(a−配位原子接受电子总数)÷2a为中心原子价电子数阳离子减去电荷数，阴离子加上电荷数参数取值4类b（氢）1b（卤素）1b（氧族）2b（其他原子）8−该原子价电子数典型分子构型判断₄NH₄⁺a值4，4个配位氢σ键电子对数4孤电子对数0价层电子对数4正四面体形₃SO₃a值6，3个配位氧σ键电子对数3孤电子对数0价层电子对数3平面三角形₂SOCl₂中心原子硫σ键电子对数3孤电子对数1价层电子对数4三角锥形₂SO₂价层电子对数3孤电子对数1

对孤对电子分子构型V形V形孤电子对效应与键角规律孤对电子效应2条斥力决定键角孤电子对数越多，与成键电子对的斥力越大，成键原子间的键角越小。H₃O⁺与H₂O对比H₃O⁺中氧只有

1对孤对电子，键角大于H₂O（含

2对孤对电子）。孤对电子越多→键角越小电负性效应2条中心原子电负性结构相同的物质，中心原子电负性越大，成键电子对越靠近中心，斥力越大，键角越大。键角排序键角由大到小依次为

NH₃>PH₃>AsH₃。电负性越大→键角越大构型判断无孤对时，价层电子对构型与分子构型相同。有孤对时，二者不同。无孤对：相同·有孤对：不同04分子间作用力弱作用力，决定物理性质范德华力与氢键辨析范德华力的定义与来源分子间作用力又称范德华力，是分子之间或惰性气体原子之间的弱静电相互作用范德华力的三种来源依据产生机制的不同，范德华力可细分为色散力、取向力与诱导力三种来源。色散力贡献最大电子运动产生瞬时偶极矩并相互耦合三者中贡献通常最大取向力极性分子永久偶极矩之间的相互作用诱导力极性分子使另一分子极化，产生诱导偶极矩并相互吸引键能量级：范德华力比化学键键能一般小10至100倍范德华力的影响因素典型反例CO与N₂相对分子质量均为28，但CO极性更大，沸点明显高于N₂相对分子质量与分子极性共同决定范德华力强弱影响因素2项相对分子质量结构和组成相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大分子极性分子极性越大，范德华力越大影响结论2项熔点、沸点更高范德华力越强，物质的熔点、沸点越高仅影响物理性质范德华力只影响物理性质，不影响化学性质范德华力不影响化学性质氢键的形成条件氢键是已与高电负性原子形成共价键的氢原子，与另一高电负性原子间通过定向静电吸引形成2条形成条件一分子中含与电负性大的原子相连的氢原子，使氢带部分正电荷形成条件二另一分子中存在带孤对电子的电负性大原子式表示方法与常见原子表示方法X—H···Y

，短横表示共价键，点号表示氢键常见原子通常发生在氟、氧、氮等电负性强、半径小的原子之间，X与Y可相同可不同氢键的特征与辨析氢键不是化学键，属于较强的分子间作用力氢键特征3项强度比化学键弱、比范德华力强，键能比化学键小1至2个数量级饱和性每个X—H键只能与1个Y原子形成氢键方向性Y原子孤对电子的对称轴要与X—H键的键轴在同一方向上辨与范德华力对比范德华力具无饱和性与无方向性氢键则二者兼备氢键对物质性质的影响分子间氢键使物质熔沸点升高，分子内氢键使物质熔沸点降低因沸点反常HF、H₂O、NH₃因含氢键，沸点高于同主族相邻氢化物溶解性增强NH₃极易溶于水，因氨分子与水分子之间能形成氢键；乙醇与水互溶同理，溶剂与溶质间氢键越强，溶解性越好稳结构的稳定结构稳定氢键维持水的网络结构、蛋白质二级结构与DNA双螺旋的稳定05分子极性与综合考点极性判断，综合应用分子极性判断与晶体类型归纳分子极性的判断电荷中心判据正负电荷中心重合为非极性分子，不重合为极性分子CO₂抵消实例含极性键不一定有偶极矩，CO₂两个方向相反的极性键相互抵消ABn经验规律中心原子化合价绝对值等于主族序数时，为非极性分子偶极矩衡量分子极性的物理量，单位为库仑·米相似相溶与溶解性相似相溶：极性匹配与氢键作用共同决定溶解性极性溶质→极性溶剂溶剂：水蔗糖、氨易溶于水，难溶于四氯化碳乙醇、戊醇乙醇与水互溶，戊醇溶解度明显较小非极性溶质→非极性溶剂溶剂：四氯化碳萘、碘易溶于四氯化碳，难溶于水相似相溶规律溶质与溶剂分子结构相似程度越大，溶解性越大含氧酸酸性规律无机含氧酸通式

(HO)mROn：非羟基氧数目

n越大，酸性越强酸性递变逻辑01正电性成酸元素R相同时，