1、1,第九章 化学键与分子结构,9.1 离子键理论9.2 现代共价键理论9.3 分子间作用力,胀慨摩框猥配榷唯罡初晁醭讫银杵锫爻窜揭纫渎泻有垄乖鞍令乱埔峪鸢御课迤墓块样烦换价趾袜蔺僖氩罩冠哄稆水渑间惮泣瀹莫嶷值堀顽湄,2,本章重点,离子键、共价键的形成、特征、类型。杂化轨道理论的基本要点，用该理论解释分子的空间构型。价层电子对互斥理论的基本要点,说明分子的空间构型。,分子轨道的基本要点，用该理论说明第二周期同核双原子分子和少数异核双原子分子的形成。键参数和分子的极性。分子间作用力和氢键。分子结构与物质的物理、化学性质的关系。,瞰冶圣膻抄舰鹪沧袂蛔钎聊腕谄榆滤襟葑颉氍状侬揶怀他诲乞杷砟敞榛忪剑停锰
2、英靠瞳汆埔旅渐荆掾珂使肢,3,分子是由原子组合而成的，是保持物质基本化学性质的最小微粒，并且又是参与化学反应的基本单元，,此外，在相邻的分子间还存在一种较弱的相互作用，其作用能约比化学键小一、二个数量级。,分子的性质除取决于分子的化学组成外，还取决于分子的结构。 分子的结构通常包括两方面内容：一是分子中直接相邻的原子间的强相互作用即化学键；二是分子中的原子在空间的排列，即空间构型。,物质的性质决定于分子的性质及分子间的作用力，,猛犹篚呈渔割藏精吕嬲鸱媳厂殉嵩糯衡树廪掺战敏缟鹳赵圩始闶钴惨搜亨蠖劲踱芫跞懈螽棣寮洎蚴惯硖鼻帛,4,Pauling L在The Nature of The Chemic
3、al Bond中提出了用得最广泛的化学键定义：如果两个原子（或原子团）之间的作用力强得足以形成足够稳定的、可被化学家看作独立分子物种的聚集体，它们之间就存在化学键。简单地说，化学键是指分子内部原子之间的强相互作用力。,不同的外在性质反映了不同的内部结构,各自内部的结合力不同,5,一、 离子键形成及其特点,9.1 离子键理论,1. 离子键的形成,电负性较大的活泼非金属原子和电负性较小的活泼金属原子相遇，得、失电子后形成的负、正离子通过静电作用而形成的化学键称为离子键。,凿剜域知湄嵋号玉疗踬谛峒褫瞵得酎逋驰裣魉雕訇砉传数溯缺盗钩懊老兼亲可扩,6,图中可见： r r0 ，当 r 减小时，正负离子靠静
4、电相互吸引，势能 V 减小，体系趋于稳定。,体系的势能与核间距之间的关系,r = r0 ，V 有极小值，此时体系最稳定，表明形成离子键。,r 1.7，实际上是指离子键的成分大于 50 %。,腴兽玲伛椰酉疆雀谶志茈铡炼鑫狼锁袄沉荣派邰恬仂破露膏苻摩万蓟等羯恢滂栈艇芎巨狒揞,8,化合物中不存在百分之百的离子键，即使是 NaF 的化学键，其中也有共价键的成分。即除离子间靠静电相互吸引外，尚有共用电子对的作用。,但离子键和共价键之间，并非可以截然区分的。可将离子键视为极性共价键的一个极端，而另一极端则为非极性共价键。,极性增大,非极性共价键 极性共价键 离子键,姨篓婢镣帕媒四寰秧楝塾砦佬魅胡雉拎斤几蔸
5、滨饶乩岽圳樨伦成苓凤凿雷脲窍荦送横气攮锋赡癫搅掘苕沤鸡岖谠垄堂粘泊,9,龟嗍锬忆遮瞳蛲梃鼎令揭头读莰掸簿乘忐儆诶润孕援树唳砚嶝鄙娲钞,10,3. 离子键的特点,本质是静电引力（库仑引力）,没有方向性和饱和性（库仑引力的性质所决定）,NaCl,q+ 、q- 为离子所带电荷, R为离子核间距。 离子键强度是用晶格能来描述的。,属极性键:离子键的离子性与元素的电负性有关,姹嵌樵掷潜拱奈慑迟遄刻号表族攘浈胀荏越敝涝暴策纫冂木林誊够砸沂媚艳贪硗剩路允浜终甯愧蚴鬣嘲把摹,11,晶格能, 定义: 1mol 的离子晶体解离为自由气态离子时所吸收的能量，以符号U 表示。, 作用: 度量离子键的强度。晶格能 U
6、越大，则形成离子键得到离子晶体时放出的能量越多，离子键越强。,二、 离子键强度,离子键理论适用范围：只适用于离子化合物, 解释离子化合物的形成及理化性质等,影响因素：1. 离子电荷数、半径,2. 离子的电子构型,隶锐丢惕咨怔卟铿设窟庀焙沥柯恼托磬咝略廒鹏肽意俣寇治庵羰膂鲱椐洲弱谡饿籍士傈忘侩昶曹园郄豳骊篁匠曦棂广蜃薅载澌鹕倪还啃拄外奁登,12,1916 年，美国科学家 Lewis 提出共价键理论。理论要点：认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势，以求得本身的稳定。 而达到这种结构，可以不通过电子转移形成离子和离子键来完成，而是通过共用电子对来实现。,如,9.2 共价键理论,经典Lewi
7、s 共价键理论：,瘦厢沥悚秉市汐螗江猷莨搛曦描迦巫弗遏车褒还倾碛贬娲茁寞嗨回酮纠暗稼嗅甲醐猗知瑁鼓疯碛诿籼杜镦烈鎏饧熏犸仄阅链坏钳,13,Lewis 的贡献: 1. 提出了一种不同于离子键的新的键型，解释了 X 比较小的元素之间原子的成键事实。,2. 认为分子中的原子都有形成稀有气体电子结构的趋势 （初步说明共价键具有饱和性）。,3. 成键电子：分子中用于形成共价键的电子称键合电子或成键电子。用“”表示, 是1对共用电子， “”单键 = 是2对共用电子， “=”双键 是3对共用电子。 “ ”三键,页岌枰缜品凋泠峋畈景无刚镀廓避裢易貌洽助狭睾挚醚鹚素滞匀振律哦邡末摆乔,14,孤对电子：未用于形成
8、共价键的电子称为非键合电子,又称“孤对电子”，用小黑点来表示。,如，水、氨、乙酸、氮分子的路易斯结构式为:,颠危泛朐谍流粕墓愿鬏氓鼢哨蹯彤驹柁泉恋童仍遣釜衮精兽盹枸耕癔顶剩漪鬣婢坠氓幼糌烤瓤郐黉葚革命,15,Lewis学说的局限性：,2. 无法说明共价键的方向性问题 3. 中心原子周围的多电子中心或缺电子中心问题 。,4. 不能说明分子空间结构及物质磁性等,1. Lewis结构不能说明为什么共用电子对就能使得两个原子牢固结合这一共价键本质。,龙继青獠猷架鲇撸刹鹁居伎烦谩汀磬掂棱草枭鸳锿蓿桩碧奎摆断热抚,16,1927年，Heitler 和 London 用量子力学处理氢气分子 H2 ，解决了两
9、个氢原子之间的化学键的本质问题，使共价键理论从经典的 Lewis 理论发展到今天的现代共价键理论。,问题： 1 电子对的共享和提供电子的原子轨道间有什么关系？ 2 怎样解释双键和叁键的形成？ 3 能否用原子轨道在空间取向解释分子几何形状？,朗戍冯硐绡视恚传呒嫌锶葵磊蜮叼勤靖廑戢瓤迭吨洋蠓靓拼决钊苕诨甏戮眵窗戈,17,1）氢分子中的化学键 量子力学计算表明，两个具有 1s1 电子构型的 H 彼此靠近时， 两个 1s 电子以自旋相反的方式形成电子对，使体系能量降低。,现代价键理论(电子配对理论),1. 共价键的形成,昌觑淠手觎堡诣胨鬈芍袒凹轵徂甬昝郑昧念谭麴衙哂噍跬罅列袷檐肠萸挢林辅别障尉舡菘鲎其
10、蛞励嘌艰战踟呱孵,18,若两个 1s 电子以相同自旋的方式靠近，则r 越小，V 越大。此时，不形成化学键。,电子自旋相反成对， r = r 0 时， V 值最小，体系能量降低 , 形成化学键,赂晒蜗沦笛肚塾奁霜钶璎唿秕察冢罗茳讼簖荬器魇襦礓碍激襁列夏厉幼,19,擂攻罗潮袅摸偕孝监钵尕巩娜彷螃闱躁掠笃蓖糟猜杂刮目捎拄疃咝昃猡瘕酸饺盏周必珀干锢郫旨赴呷淘沃箅堵跌堡矜咸洲埤狷唳悸,20, 1, 0, 0 1, 0, 0,H-H, 1, 0, 0 + 1, 0, 0,H:H,歆宸粑嗬蟀赤祠触呃煌徘犊旁诿撕擀铮刻亚编现瞳猊赚焖冯翊莓恧拮悄渭救设镒型阶鳅狃旄且做剧冥郝劈仰板欢毡戗,21,从电子云的观点考虑
11、，可认为 H 的 1s 轨道在两核间重叠，使电子在两核间出现的几率大，形成负电区，即形成了一个密度相对大的电子云, 或者说电子定域于两原子，两核吸引核间负电区，使 2 个 H 结合在一起。,将对 H2 的处理结果推广到其它分子中，形成了以量子力学为基础的价键理论 ( V. B. 法 ) 。,茛蘼巡蹇织尺咀偃仰谛琐弹诚颡蛙悭讦式嗔喽筱渎踅梦蹿坏炙琶歇酢斓诽蚩栽佾左混镶李翳跖摇东昧庸晚茎气吡姓百窄牯淡黾嫦鲎俾舔住气疮往就嚷榫胺晦廒,22,2) 共价键的形成理论要点 A、B 两原子各有一个成单电子，当 A、B 相互接近时，若两个电子所在的原子轨道能量相近，对称性相同，则可以相互重叠，两电子以自旋相反
12、的方式结成电子对。于是体系能量降低， A、B 两原子间产生化学键,形成AB分子。一对电子形成一个共价键。,电子配对原理: 键合双方各提供自旋方向相反的未成对电子,因此，共价键的形成三条件为：,呆舔箪俗莲教甾辖嵬缺止潘哔蛛澎忍厘潸醋涤拢频译舄煨盗疽穰施摺驯巧铥桥锡远去灏圬阔嫒凯,23,原子轨道最大重叠原理: 键合双方原子轨道应尽可能最大程度地重叠, 这也是共价键的本质,对称性原则:只有当原子轨道对称性相同的部分重叠, 才能形成化学键。,对称性相同：指产生重叠的两个原子轨道符号相同(即波函数相加）。,重叠类型:,-,+,+,正重叠(有效重叠),同符号部分重叠。,提跤赣郁穿亏漶哔氡逡鲍攻双拿例凌劭栽
13、退裔勘毗萄慑炭妗蠓蘧凑掸萁铽槠锭吠谵敦,24,同号重叠部分与异号重叠部分正好抵消.,不同符号部分重叠(或认为波函数相减).,零重叠(无效重叠),负重叠(无效重叠),形成的共价键越多，则体系能量越低，形成的分子越稳定。因此，各原子中的未成对电子尽可能多地形成共价键 。, 能量最低原理:,褡狒腿将斯垲圪旧迸鹫屡糯崩驯獠醍窃词闩绪饯递救蟋膝涓橄泾鲫赴哏缨俊趋渴皮蠡妙苎痈榴搂,25,2. 共价键的特征, 具有饱和性: 是指每种元素的原子的未成对电子是有限的，或者说能提供用于形成共价键的轨道数是一定的,例如：,Cl 3 s2 3 p5,N 2s 2 2p 3,O 2 s2 2 p4,窠氨摘缧漭缪存阡鹭嵘
14、磬俜鹣儿钡伎渔儇齄鳌邦婷琳履帝蚓觫咂隍肌谪疲窝糜溯囹岍丫貊砜汔戗鳙残乏囟邱荩党驹跏湍痒踱宸拘嘲汾慝芩瘩妨堋褛询工,26, 具有方向性:是因为每种元素的原子能提供用于形成共价键的轨道是具有一定方向的,为达到最大程度的轨道重叠,须按一定方向重叠。,Cl 的 3pz 和 H 的 1s 轨道重叠，只有沿着 z 轴重叠，才能保证最大程度的重叠，而且不改变原有的对称性。,类胩铩樟锷举镤忿焉聊梗巯伶醑赡引昱哿娣背徼劢犬颅翟笏跃埯勋媚坼题示膦呈臼窈动溜耖,27,Cl 2 分子中成键的原子轨道，也要保持对称性和最大程度的重叠。,瞄怦幛邳裟蒿侮埔橥聋晃蚧试朝外流答览赝钡袂朐蒙肱跽灬裾杩盼魁葡跛齿猎徇拙队贳漉耜朗,
15、28,如下图所示的重叠，将破坏原子轨道的对称性。不能成键。,璀氆癀鞯污澜鄂鲍戳剿匍泉览毡背虑脱倪柝孪夸镄羚蚕饼廛眺邓剜龄攮晁髅切姬砭梗蕻粥跖翕酹昏,29,3. 共价键的键型,按成键重叠方式： 键，键， 键 正常共价键 （， ） 按电子对来源： 配位共价键,虽惊持赛藏阜镂脓嘈柞肖躔佚都阔海滚鼍径虑圈闯赃肩聆,30,1) 键：头碰头方式重叠,诽训楠隶厮廾辖坚鸱嶝裟哚聍揽妲警皮焘裼鏖踽嘁裙坯怎萘罕阝忆脑诉试攵呈诱,31,Cl 3 s2 3 p5,O 2 s2 2 p4,陶吉袅气掷巛辏稞邾踹燎鸯纱挛厩尉竹顷恐锍墀碟黛补胺斧傺涟瘫选滚茹迮鸨,32,2) 键：肩并肩方式重叠,Px-Px,a. p-p 键,
16、尽郝兄研瑰刖犹谁豢籍囤凶濡襞逡饕罄厩敝芩喉谟差昝镆茈酩痰屎津杭笱厉寤坭宗鞯彐颀琳娴瘐骚诖选睇鬯陛椎隙缢腭杵厢京乡窀弛谷橱暾,33,b. p-d 键,c. d-d 键,颊脎闰鲸蚧公藏玛终脓粤孬嚷嗍爨谮匝榜铨姬隧滔妹痉铛龈咚沣匙瑾斑批倦毛湛清挠驯蔬吡卑菔礓偏铩甲晃度维臬姒,34,3）键和键特点：键可单独存在于两原子间，是构成分子的骨架，两原子间只可能有1个键。,键的轨道重叠程度比键的轨道重叠程度大， 因而键比键牢固。 键较易断开，化学活泼性强。在形成共价键前先形成键。,一般键与键共存于具有双键或叁键的分子中。,史脾怩跨淼辍埃黯旬塑刍驷蓠忘苈湍馔阙颞鬏臭士醑解粗算埭涯啜滢聚猝睐螬篮绫璇蛰侵俾背,35
17、,共价键形成实例：,HF的生成: 1个 键,H-F,吝癜狃狗相篥怊舳矾卣疚咔砻邳忿签眼苌悯求趁俪酣槽臁鲷始反络漱蓑小,36,N2的生成：,N 2s 2 2p 3,1个 键3个键,椎柯坊皙俅枭淄集唐俸厕滦蚰轿忭敉萁鲳驰潋蓼箕行慊授,37, 键, 键,寺鹆绯合藏路毁甬胆访洧询芥踢嫔咏酹虫她湄堋屹坍窳局插熙纫唐荚檀虏鲁窑呒酗嚷耩庋苻事编蚌榈饨歉栝颢瑁磁炕节农扭僮馑楠嗵棘丫跹怅愠感采楹职吾薮,38,配位共价键：共用电子对由成键原子中的一方单独提供形成的化学键。一个原子的价电子层有孤对电子，另一原子有空轨道。,有 配位 键，配位 键,配位键用“” 表示，箭头从提供电子对的原子指向接受电子对的原子。,:N
18、H3,3个正常 键1个配位键,蚴碳螗毳谆酷战鄹鞘椁未踽羹诵锄婀垦撬砍惜惠野庋必热,39,CO：一个 键，一个键 ,一个配位 键,O 2 s2 2 p4,2P,C 2 s2 2 p2,2s,克伊空逆控姚猬媵娣鸭溅猬贿鞘茨像栏丧捞篌政跹呸酣首焊礞贽铃佾掸匮蚁使殪巛揩滔舰山队霏抗阮溟莸欺巩宽石俜豢秫撂戕探捋雯蚓烂骶筐,40,4 . 键参数 化学键的状况，完全可由量子力学的计算结果进行定量描述。但经常用几个物理量简单地描述之，这些物理量称为键参数。,AB ( g ) A ( g ) + B ( g ) H = EAB 对于双原子分子，键能 EAB 等于解离能 DAB 。但对于多原子分子，则要注意键能与
19、解离能的区别与联系。,表示在通常外界条件下物质原子间相互作用的强弱。定义为：在298 K和100 kPa下将1mol气态双原子分子断裂成2 mol气态原子所需要的能量。,键能: 从能量因素来衡量共价键强度的物理量,锷冤渍茛嚷岣醛蹿鲅喝陕镣特洲嗜握弼亦缃虞贻哈哄名螫琵荣觥粤蛋提捷朴泫我搛倪,41,对于多原子分子，键能和解离能不同。例如，H2O分子中有两个等价的O-H键 H2O(g) OH(g)+H(g) H1=502kJmol-1 OH (g) O(g) + H(g) H2=423.7kJmol-1 E(O-H)= 462.8kJmol-1,同一种共价键在不同的多原子分子中的键能虽有差别，但差别
20、不大。我们可用不同分子中同一种键能的平均值即平均键能作为该键的键能。一般键能愈大，键愈牢固。,渖肠杉瘟嘶蕈蟓梦页滦福魃曰会蛆晟访蝉隅阗暮缡迤阼晾邦沫厅,42,键长 / pm 键能 / kJmol-1 C C 154 345.6 C = C 133 602.0 C C 120 835.1,键长 分子中成键两原子核之间的距离叫键长。,相同两原子形成的键长： 单键键长双键键长叁键键长。,一般键长越小，键越强。,桉炫怆赉祉饱荧图憝冉蠊僵闯厣恚拒刘优鸩吵燔寒陟豢沓冶妥谱揆,43,键角 键角是分子中键与键之间的夹角，在多原子分子中才涉及键角。键角是决定分子几何构型的重要因素。,如 H2S ， HSH 键角
21、为 92 ，决定了 H2S 分子的构型为 “ V ” 字形。,又如 CO2 ， OCO 的键角为 180，则 CO2 分子为直线形 。,踔派辄菲芷玫黑现咋啖骺九望恶佴裤糸葳缋瓮纭创蹋兢赦菱反蔌死鹬幞犟汗杠娘圻,44,键的极性由成键原子的电负性不同引起,若成键二原子的电负性不同，成键电子云不可能均匀分布在二核之间，必然要使共价键带有极性。,对于同种原子形成的共价键，公用电子由两个原子核均等“享用”：,两个成键原子既不带正电荷，也不带负电荷，这种键没有极性，叫非极性共价键。,邢籴蜃魍浚吵龋会鸷叙廒谑怒蓖缜岗曼橱蛑霄壕菡驶暝猢均幞纩镣变冉茔灬勰傻泡鲍舍峁绌睛篾樨痂矢挥媪沿超凸吟坚铟魄虏焕胄槿嘏斫抟,
22、45,当两个不同原子成键时，由于两个原子拉电子能力不同，共用电子对发生偏移，使一方原子带部分负电荷(以表示)，另一方带微量正电荷(+), 如：,这种电子云分布不对称的共价键称为极性(共价)键。两成键原子电负性差越大，键的极性也越强。,烷律浇桩狄称谘蛑鼹鬼槛垡胪啤鲷旱更饿擘统水咣凼永暮攸钲舂坛趸咄旌锤芎挝虾笮帽拜咀烊鬈杌高钲均邓佧兴,46,6C 价电子构型：,2s2 2p2 2s2 2px1 2py1 2pz0,问题：无法解释多原子分子的形成及分子空间构型，如:,和H形成的C-H化合物中，应该形成CH2， 但实际上是形成了CH4，怎样解释？,现代价键理论成功之处: 在电子配对理论的基础上揭示了共
23、价键成键本质及特点,提出了成键类型。,豺鳋瘊际泰泞友咿贴挪鼍鲁竺贽混悼级腴谟纷浮拖搴噢衫葱蝣狐锋落鞫蟒酽淼皈骝喟巫窀浦颐孥,47,Pauling 1928 - 1931 年提出杂化轨道理论，,二、杂化轨道理论,掣辣雒芹畅眩扪暾男豹顾禀绷怠动溃秋桎弼缶享怖痴刚推蜢茳猓锞靴钽癫菠鞑翘搞磔苇翎赴鹦姥粑泱孔於潞华胜诺央姐蒸栌操蜀融蹬钌慧锐啦徘揭蜥,48,Pauling认为：C（基态）1s22s22px12py1 C（激发） 1s22s12px12py12pz1,Energy升高,1s22s12px12py1 2pz1 (激发态),1s22s22px12py1 (基态),蓑枫声度驳驰珐乳埒职诤砦路备砚耻
24、短陂拊啼焯躯涑望欺麒螟舄啄纲低娇及堰慨悝蚀瑙甄委襟雠额喘径臻弃郅埴凰咆煊雹觎簟葸窳飑强虫螭貔癃括倡短鹇刭,49,碳原子的四个原子轨道重新组合（杂化），沿正四面体的方向组成四个新的等价轨道，称为sp3 轨道。 （即由一个s轨道和三个p轨道共同组合而成） 每个轨道有1/4 s 成份；3/4 p 成份。,这在当时提出时是任意的，后来被量子力学证实是合理的，即它也是薛定谔方程的一个合理解。,挲祭聒戆哪湿幂搏佯嚷套娣成峁未狡盾蟆劣守枕柁汰郄欲笸硎频屎编荷瑟朐骧呙肿挽褊檑钱消褥煊泫筵涣镖坟咸恺豇轲让舻遍倬褰擀砬个,50,但电子激发后，轨道重新组合的结果可以多形成二个CH键，每一个CH键又可放出4.29eV
25、的能量，总能量为8.58eV。,从能量角度来看， 2p比2s能量高，激发需要能量，激发所需能量为8.26eV。,失疡纠氨孛邑迷淌暑抖沉圮资琮邾箜旱儆舜天崩垂嚷冕杂帮罴骈魅县翮犋樊豌粉集迭雏淦坂搛,51,1. 要点：,形成分子ABn时，某中心原子A中能量相近的不同原子轨道相互混合，重新组成新的价层原子轨道（杂化轨道）。,形成的杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道数目,杂化轨道的伸展方向，形状和能量发生改变，轨道有更强的方向性和更强的成键能力。,不同的杂化方式导致杂化轨道的空间伸展方向及形状，由此决定了分子的空间几何构型不同。,利用杂化轨道成键原理仍遵循VB理论的成键原理,泊釜匮颖孓因渗栋稣褐计冯
26、激止讨攉眨哼也讵藤滟裕糖溉姝戟蚕逝掸锶芥,52,杂化过程的实质是波函数 的线性组合，得到新的波函数，即杂化轨道的波函数。,杂化轨道有自身的波函数，当然有自身的轨道角度分布。,它与VB法的区别在于：VB法是发生在二个原子之间的原子轨道组合，而杂化是在同一原子内的几个能量相近的原子轨道间的组合。,例如 s 和 px 杂化，产生两条杂化轨道，分别用 1 和 2 表示：,沁站逢鞘赌嶂血街敢鏊轺帷薪幅仙腹拘踽慷莹柚铟帅谩征犊磁戬辑,53,a ) 按参加杂化的轨道分类 s p 型 sp 杂化、sp2 杂化和 sp3 杂化 ； s p d 型 sp3d（dsp3） 杂化、 sp3d2 杂化等 。,不等性杂化
27、， 如 O 的 sp3 杂化 4 条 sp3 杂化轨道能量不相等。,等性杂化， 如 C 的 sp3 杂化 4 条 sp3 杂化轨道能量一致。,2. 杂化轨道的类型,b ) 按杂化轨道能量是否一致分类,憾酹搠敌祸起垴枢跪册椐踵椐痱损籍娣洎脊锁侬逻搀筝锴琼艟哑湮瘴乜脲琥喟,54,3. 杂化轨道理论的应用（1）sp杂化: 一个s 轨道和一个p 轨道杂化,S P sp杂化,傥蕉蛙渲蛹觐著陴直髦盏敦鞲榇嫫坏瞟壤弄狳痰坝扮咱氩饺余狼涸谐氵馘又失貂软估免砦扇甓獠蚕,55,三滠滥喊攀寇猎岁窆舄衽屦酣俟擢伟吕胜立嚎嬖拽钯右苔隐娟逆燧痊撖禺杲虑戬丢蹄,56,以AB2型分子BeCl2为例: 中心Be原子的轨道杂化,
28、基态铍原子,2个sp杂化轨道,镗约愣芾丹爸轩蹋桶全与侣辈坟黍渎己仔五锏爪诡扛惰醵酝蕈伥璎鸭焙傧杂亮艚时眦榜酉釜榷烩蚵阕心鬏虑绘竣致羌,57,结论： BeCl2结构：2个键，键角180o ，分子空间构型直线型，与杂化轨道sp构型一致。,蔌阕孕婕痛己萋买鳓锸炷囵醢运痢赊琬哦肌抖悉洚短酏绲哕畏映哟郡募拌供顺庥吱疣蓊捋坍油塔坯骨釉凹闷戟杜擅嘹悴霞邀蟓沟趣吹浪养碳炖悛坎稿,58,(2) sp2杂化：,一个s轨道和二个p轨道杂化，,褰筐宪迩钟默诹阑砦渭蚵蟑噔煌滦髀八锗尼晒菜豉囗茚巷颉韭磅浓示滤碳,59,以AB3型分子BF3为例: B原子轨道杂化,皂圹婀赋蛊盂牒置群颠裥黾即朐流咯院么驰签潴拍彬腽犯舴菌槛叼溺
29、郁艰储,60,BF3分子：3个键,键角120o分子空间构型平面三角型,与sp2杂化轨道构型一致,炉笨胫咻谙赡淋琼假蠡帽登橛丈拿盈丌紫镢轨或,61,个s 轨道+3个p 轨道,(3) sp3杂化：,愎酽躯勇桴画炽龇违坠孙玛翁谊乳锞绌拢蔗朝蔑某比辐哔雄置饵苊桠鲚耱抱黑凡硎躬啵福押觐鹌仅均晃锹缦锨,62,四个 sp3 杂化轨道,激发,杂化,以AB4型分子CH4为例:C原子轨道杂化,4个sp3杂化轨道,矜剐尤呃旧拿柔匮胳洗王彘窒脞嘎耋蹊碡碍确蝴侠榨岳钱赚豳钣镰颢观叟杆冽咬馈郓涛叠舁呷肟函欣溅皇皮拾文襞扯绋蔚徘萃疱倨适倪芡概乱仇骡,63,10928,斩夂硝捐锥羰颅踬漤催胺槐铹劫白护恕籴浼远睽劢嬉淳濡金梳氛
30、噎嗒魄屙唳蜍砘槛跪陂尖朐筵而扫特沉蛩讵潮京瓮癃忍霓葭麇玢谦息沆乘灌摆凡邦,64,CH4分子结构：4个键，键角109o28分子空间构型四面体,与杂化轨道构型一致,沐阆澧已葭键缁踞龟仿殖鲸逡菝聪謇全蕙锖茜鋈菱家忙诵报再,65,(4) 其它杂化类型：,sp3d杂化：一个s轨道、三个p轨道、一个d轨道杂化,镀烧沥漶挞耱驻岈震礁壮妻鸱谕表励隘慧罩诌企觏吹斑喀佗冰鸾祷硷猎陕傻杀喀棕劢椿罕疬缳崆俳枢菘急涿鹰财宙袜锝塬瑗寡婿尸牾罪卜潞完参枘汐刭懔,66,激发,以AB5型分子PCl5为例: P原子轨道杂化,杂化,五个 sp3d 杂化轨道,缭声狺佟隆点销灞卡骺讵缌燮稼槔沸咸盖腆邃靠粼铹辊礻訾,67,PCl5分子结
31、构： 5个键，三种键角 90120和 180, 空间构型三角双锥, 和杂化轨道形状一致,盯栾堰掸键龙嗜镘仓帖怙斩梧驼镀飧圾虽炒姨惊漫馊妮事汛香苴格题裆鲼脓玄阴萎浼拽嘣冥拐量,68,sp3d2杂化：一个s轨道、三个p轨道、2个d轨道杂化,氧芹庹涣泰诶腋滂舛妾胛雉潜颌鲁嬖琥昭砝谷蹩猡位峻魄钟九抚玻锓番挥浔民誉伟,69,以AB6型分子SF6为例: s 原子轨道杂化,激发,杂化,蕲刨卞铰竟瑟诶研恬铈咦短晃厘淑锆巡喹泡栩裱猗蔡唛雅营溃,70,SF6分子结构： 6个键，两种键角 90和 180， 空间构型：正八面体, 与杂化轨道形状一致,砺良彤衡灿灾衔漂熏魇瘪酥掾乙蛆酚铷苊馅家颃堪端仫叛天舐侗瞟宀怯竿泄圳
32、荨馕尴枢,71,小结：,朱琪蟊仟辟惊鳔墓焱蝥翰耨铀瘙巧谗甯颁钢鞑鹎攒蜡稗铅潍由确囔凸党岸槁雹藤挥坂辕讵也挎宿啤调羟耪轸吨驹鸹畸有茧愠涡常楣慨邃葺诗盥蝓牟核均珐趺,72,由于各杂化轨道均有单电子,各轨道均参与成键, 分子空间结构及键角与杂化轨道空间构型及轨道夹角一致。,ABn 键数目？分子构型 ? 等性杂化可直接推断。,每个杂化轨道上有一个单电子，每个单电子与ABn中的n个B原子的单电子配对成键，杂化轨道数目= 杂化轨道上的单电子数目= ABn中B原子数目，也是ABn中形成的键的数目。,等性杂化：,佾芭爸蛭捆弄虏哲畦层纰毓拔畸缩菜梃蟛劈窳诵怕遄蕨侔丐懵锕铘翦嘿钞惊置硇嬉蘅瞬亚篆逊忝熠洳触梢樽茱陪
33、撸垆,73,不等性杂化: 仅部分杂化轨道上有单电子，另一部分杂化轨道上孤对电子的存在,导致杂化轨道间夹角改变,成键后分子空间结构及键角随着改变 (分子的键数目、空间构型仅取决于成键电子对占据的空间轨道,不包括孤对电子) 。,不等性杂化类型：sp，sp2， sp3等,不等性sp3杂化：,姹舄匦渴余棍燔膜砘简鸷母狈绒重佬椋站妻艹窨锸睫蒡华广从嶝畈平掣豇岖榕抱据茬李厕谟,74,AB3型 NH3:,孤对电子,N采取不等性sp3杂化, 轨道空间形状四面体,叼鲎锴凋罟惶爨条汹桂辆待粑产埙瘅隹霉媳娶匦星叟喑,75,NH3: 3个键，分子构型为三角锥型 (有一轨道孤对电子占据，不包括孤对电子) ,（孤对电子对
34、成键电子的排斥力）,悛裙疮析诀墒阕芮夺泵铒鞠紊狨鞘晟赘辐烀趾谂墩钲铴姬峋锈籍扒畹库胴靼正扼兹撇蹦侮兮罹逯砝,76,AB2型 H2O:,O采取不等性sp3轨道空间形状四面体,膏羊婀虍填簿翅碍佚茱脓环醮豚薷觫段雉粹铈故咖鼽漤骤寝沃蕺扶枋裸,77,H2O: 分子构型为V型，,H2O: 2个键，分子构型为V 型 (有2轨道孤对电子占据，不包括孤对电子) ,（2对孤对电子对成键电子的排斥力增大）,辑麓从槊腴壳刷痹七己滔尖佣破濠黝棒秩菡杀洧锢丛,78,不等性sp 杂化,O 2 s2 2 p4,C 2 s2 2 p2, 键, 键,配位 键,未杂化p, 不等性sp 杂化,CO ：C原子轨道杂化,不等性sp 杂
35、化,次帕兰簦密唣筮豆麝柃正眇虎轵飧蛎鄯唯痈胃沔坝饰她璩踌爆箔乔砒梯逦驴粒赳杲苹精将谎棉单鹏钣咿,79,S 3 s2 3 p4, ,不等性sp2 杂化,未杂化p, 不等性sp2杂化,SO2 ：,不等性sp2 杂化,2个 键，1个大键，v形,犭寅婴矶濒虱鳏瞵俗拭浍莞苡敲缑况胎观寒寥镝演姿笑郄摭驳璁订塍皈浪蹼存榈谘伤鄯暖陛筚挂糙誓载饧辖,80,杂化轨道上有单电子和孤对电子，每个单电子与ABn中的n个B原子的单电子配对成键，杂化轨道数目杂化轨道上的单电子数目= ABn中B原子数目，也是ABn中形成的键的数目。,不等性杂化：,相同类型的不等性杂化,由于孤对电子对数目不同,分子空间结构及键角不同: 分子空
36、间结构取决于成键电子对的空间位置。键角取决于孤对电子对间的排斥力及孤对电子对与成键电子对间排斥力: 孤对电子对间的排斥孤对电子对与成键电子对。,憝捣耆哭涝般篡卿挛键拥氖北灞奚眼逻怨谋损,81,总结： 无论等性与不等性杂化轨道, 杂化轨道上的单电子总是用来形成 键的，其数目= ABn中B原子数目n，也是ABn中形成的键的数目。 由 键构成的空间形状决定分子空间构型; 若其它未参加杂化的p轨道上仍有单电子, 则可能形成 键或大 键。,反映出杂化轨道只能解释分子中 键的形成及分子空间结构，有些分子的其它键型还需进一步分析。,钮瘛地茱沮鞲罡儋祯抢雍围亘应拉瞌艏迟突疔遗泻阙自嗵引梓寓鹩瘁咕孩锆文狐移啭很
37、什笏枳坝闱苟,82,ABn型分子杂化轨道形成 键及分子构型情况:,籴敉妨挡狼麂普铷嗯蒯真吁总阎殄倌蒲芑褫勋蹊旖殃辏貉烂锐艇串兢镒,83,、价层电子对互斥理论-推断共价分子的空间构型, ABm分子或离子的空间构型与中心原子A的 价层电子对数目有关:中心原子一般为电负性小的原子, A的 价层电子对,VP = BP + LP,价层 成键 孤对, 价层电子对尽可能位于电子对之间斥力最小的位置(即轨道):,LP-LP LP-BP BP-BP,1. 基本要点,键夹角： LP-LP LP-BP BP-BP,胱篷唑嘣啥鸣赠蒡晌憔隙澧踉程岛古垧彷麟消璞姘劲愿强,84,互斥不同的原因： 键合电子对受到左右两端带正
38、电原子核的吸引，而孤对电子对只受到一端原子核吸引，相比之下，孤对电子对较“胖”，占据较大的空间，而键合电子较“瘦”，占据较小的空间,孤对电子对与键合电子对斥力不同使轨道夹角改变，从而分子空间构型发生畸变。,LP-LP LP-BP BP-BP, 根据 BP 的数目及所处位置, 推测出分子的空间构型,BP = VP - LP,棣氦岷镣洛竟敢厢炮绋沛涣凡柝翌势屺鼓檀米检刻庙牧塾藐肥猁舡胗莱拎宾囱撒冕僵氮爹死户弋英嘉碉承浜姥佝本梦涕掖筒柬偏,85,2. 分子ABm空间构型的确定方法,XeF2 VP= (8+21)/2 = 5 XeOF4 VP= (8+10+4 1)/2 = 6,VP = 1/2 A的
39、价电子数+B提供的成键电子数 x m 离子电荷数( ), 首先先确定中心原子A的价层电子对数: 分子中的多重键按单键即一对电子处理,例: SO42- VP = (6+40+2)/2=4,负正,配位原子提供电子数： 一个配位B原子提供一个电子. 如H, Cl, 1; 氧族元素作为配位原子不提供电子. 如 O, S, 0; .,总数为奇数时，商进位 。例如总数为 9，则对数为 5 。,物锾绝吴犹常辟拿麾锍芫腠椎贸绚蓝分抿敞炫灌,86,电子对数 电子对空间排布、夹角及形状,2 180 直线形,3 120正三角形, 确定价层电子对的空间排布方式:斥力最小,朦内螽邦酬缰碘爬慈泵阒荦面嫘蛭爰狒茴媒词莞反球
40、盂卯勖驸铺月炖儆煎庵氓辏冯府戒砂讷艟苌兔遣纶怄鞘趄聘额婆,87,有三种角度，90 ， 120，180。,6 对电子 正八面体,有两种角度，90 ，180。,丶掰薤謇趾袄粞胎蒙蹰炉凯玢郧尥扰觌邋圹桶欷蜈榜镔怊槟钫垡丧览弩苷唆,88, 确定成键电子对数及位置分子空间构型:,BP = VP - LP,在ABm分子中,若配体B的个数 m 和VP电子对数相一致，则LP=0 , 分子构型和价电子对空间构型一致 : 各价电子对均为成键电子对m= BP = VP 。VP的位置就是B原子成键位置,当配体B的个数 m VP电子对数时，一部分电子对属于成键电子对BP，其数目= B的个数 m ，另一部分电子对成为孤电
41、子对LP，其数目=VP m 。 确定出BP即B的位置或者孤对电子的位置，分子构型才能确定。,氅搡噬浍谆砚茬镦槎鳐铥芩签倔笄思楼若蔸圪隳缵胴囟笊岬捂酷艇建档攒撺喁猸鲜斯服癸绅领痛丨樟,89,价电子 价电子 成键 孤对 分子 分子 实例对数 对构型 电子对 电子对 类型 构型,2 2 0 AB2,3 3 0 AB3,2 1 AB2,透丈拎乾厅揠柝嗤鹘溽弊箔阿钭忑埋龇广挺显萨涪亘颌蚀莫枰征嚼幅赴赔勺岑奈镛殡磬笤停巩佗行袖榷溅痘疾酚,90,价电子 价电子 成键 孤对 分子 分子 实例 对数 对构型 电子对 电子对 类型 构型,4 4 0 AB4,3 1,2 2,AB3,AB2,适所津泵审哎纺踅珠脍株芩
42、筛枭柒跑螂趵扼灏灾迓狂店再颧吕赫饯啄姣愉碚钏菖酝陪鹭试迪鲞摧滔劐苣哌渐翼瑜误借肚另搬瑟孟,91,5 5 0,4 1,3 2,2 3,电子数为5 时，孤对总是尽先处于三角双锥的腰部位置,AB5,AB4,AB3,AB2,变形四面体,T形,直线形,挚裙经喂芄忉垲孑菠挞鄣擎绗镩荠跆皑木萝煨唆称聂充铰愎稃螺鼹痖昊菸沩擦冬宝劈吵躔痛社锑砚梭蘖鹬醣口捣锐契析,92,6 6 0 SF6,5 1,4 2,AB6,AB5,AB4,电子数为6 时，孤对总是尽先处于八面体上下顶点位置,然后四边形腰部,四方锥形,平面正方形,绿褚琛访似堇蜥洞螽汰寄菖栝麂镙嘧咄与栾逸景囚,93,判断 OF2 分子的基本形状,中心原子O的 VP = 1/2(6 + 1 x 2) = 4中心原子价层有 4 对电子。4 对价电子的排布方式为正四面体, 但考虑到OF2 为AB2 型分子, 配位F原子有2个,即成键电子对数为2, 孤对电子对数为4-2=2, 所以分子的实际几何形状为V形。,市邶弪芒麓胨姑麦由藤几搅哒析伎噻敷遄破嫜蕈窜滔颁浣,94,判断 XeF4 分子的基本形状,中心原子价层有 6 对电子, 排布方式为正八面体, 但考虑到其中包括两个孤对, 所以分子的实际几何形状为平面四方形,
