知识要点： 2.4化学键与分子结构 7 1. 了解波粒二象性，测不准原理，波函数，电子云· 2.4.1离子键及离子化合物 2. 掌提量子数的意义和匹配关系 ◆离子健定义：正负离子间静电引力形 3. 掌摄核外电子排布原则及元素周期系 成的化学健。 4.掌援高子健，共价健，金属使，重能，范德华力的基 本概念和特征 Na(3s')-e→Na(2s22p) 5.掌离子晶体，分子晶体，原于晶体，金属晶体的特 C1(3s23p5)→CI(3s23p) 认真阅读部分课本： *◆离子健特点：没有饱和性和方向性 P16-17;p22-30;p31-33(部分段落)；p33-35;p41- 45;D49表（结合读表阅读课本）；结合作业阅读课本 *率*生成离子健的条件：原子间电负性 作业：1,2,3,4,5,6(1-2)，7,8,13-18 相差较大，一般要大于1.7左右。 2.4.1离子键 2.41离子键 离子的特征 离子的特征Ⅲ 3.离子的半径p33 .离子的电荷 正、负离子间静电吸引力和排斥力。 阳离子：+1，+2，+3，+4 Fe3+: 达平衡时，正、负离子间保持着一 3d64s2→3d5, Mn2+: 3d4s2→3d5 定的平衡距离（核间距)， 阴离子：-1，-2，-3，-4 正的离技写 线们关系 2.4.2共价键及分子构型 一些离子化合物的熔点和沸点 1.共价键理论 物质 NaCl KCI CaO Mgo 1916年，G.N.Lewis提出了共价键理论 熔点K 1074 1041 2845 3073 H·+·H→H:H -:ci:ci: 沸点K 1686 1690 3123 3873 +: 离子的电荷越高、半径越小，静电作用力就越 时.+：一N#N: 强，熔点和沸，点就越高。 H+:一H:
1 第二章物质结构及其性质 知识要点: 1. 了解波粒二象性, 测不准原理,波函数,电子云 2. 掌握量子数的意义和匹配关系 3. 掌握核外电子排布原则及元素周期系 4. 掌握离子键,共价键,金属键,氢键,范德华力的基 本概念和特征 5. 掌握离子晶体,分子晶体,原子晶体,金属晶体的特 征 认真阅读部分课本: P16-17;p22-30;p31-33(部分段落);p33-35;p41- 45;p49表(结合该表阅读课本);结合作业阅读课本 作业：1，2，3，4，5，6（1-2），7，8，13-18 第二章物质结构及其性质 2.4 化学键与分子结构 2.4.1 离子键及离子化合物 *离子键定义：正负离子间静电引力形 成的化学键。 Cl(3 3 ) Cl (3 3 ) Na(3 ) Na (2 2 ) 2 5 e - 2 6 1 e 2 6 s p s p s s p ⎯⎯→ ⎯⎯→ + − + **离子键特点：没有饱和性和方向性 ***生成离子键的条件: 原子间电负性 相差较大，一般要大于1.7左右。 第二章物质结构及其性质 离子的特征 .离子的电荷 阳离子：+1，+2，+3，+4 Fe3+ : 3d64s2 → 3d5, Mn2+ : 3d54s2 → 3d5 阴离子：-1，-2，-3，-4 2.4.1离子键 第二章物质结构及其性质 离子的特征III 3.离子的半径p33 正、负离子间静电吸引力和排斥力。 达平衡时，正、负离子间保持着一 定的平衡距离（核间距）， 2.4.1离子键 第二章物质结构及其性质 沸点/K 1686 1690 3123 3873 熔点/K 1074 1041 2845 3073 物质 NaCl KCl CaO MgO 一些离子化合物的熔点和沸点 离子的电荷越高、半径越小，静电作用力就越 强，熔点和沸点就越高。 第二章物质结构及其性质 1. 共价键理论 1916年，G.N.Lewis 提出了共价键理论 H + H HH Cl + Cl Cl Cl N + N NN H + Cl H Cl 2.4.2共价键及分子构型
2.4.2共价键及分子构型 共价能：原子间靠共用电子对结合起来的P (1)价键理论要点 化学健 共价化合物：由共价健形成的化合物 1.未成对电子可以与自旋相反的未成 对电子配对成键 1927年，Heitler和London应用量子力学求解氢 分子的薛定谔方程后，共价键的本质才得到理论上 2.原子轨道的最大重叠 的解释。 近代共价健理论： 价使理论(VB法) 杂化轨道理论 价层电子对互斥理论 分子轨道理论(MO法) 2.4.2共价键及分子构型 2.4.2共价键及分子构型 如：H一HCI一CI 从原子轨道的重叠形式上将共价键分为：· H-CI N=N ·σ键一-头对头© “一”表示共用的电子对。 共价单健：一殷为σ健 共价键特征：方向性（最大重叠） 饱和性（未成对电子配对） ·Π键一肩并肩© 共价双健和叁健中：一个σ健外，其余的为 π健。π健的反应活性高。 氧化氢分子的成键示意图 σ键 ss(如日分子)： Ⅱ键 ·头碰头 一肩并肩 s,(如HC1分子)： e89 发键电子公界面 pn(如C分子)± eer P. ▣键电子云界面图 2
2 第二章物质结构及其性质 共价键：原子间靠共用电子对结合起来的 化学键 共价化合物：由共价键形成的化合物 1927年，Heitler 和 London 应用量子力学求解氢 分子的薛定谔方程后，共价键的本质才得到理论上 的解释。 近代共价键理论： 价键理论（VB法） 杂化轨道理论 价层电子对互斥理论 分子轨道理论（MO法） 第二章物质结构及其性质 （1）价键理论要点 1.未成对电子可以与自旋相反的未成 对电子配对成键 2.原子轨道的最大重叠 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 如: H－H Cl－Cl H－Cl N≡N “－”表示共用的电子对。 共价键特征：方向性(最大重叠) 饱和性 (未成对电子配对) 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 从原子轨道的重叠形式上将共价键分为： • σ键---头对头 • Π键--肩并肩 2.4.2 共价键及分子构型 共价双键和叁键中：一个σ键外，其余的为 π键。π键的反应活性高。 共价单键:一般为σ键 第二章物质结构及其性质 σ键 • 头碰头 第二章物质结构及其性质 Π键 –肩并肩
共价单键：一般为o键，H一C1 o 共价双键和叁键中：一个0键外，其余 的为Ⅱ键。1键的活性高。 ·N=N, O80: N2s22p3- 0= 000 N2一个σ健，两个Ⅱ键， 氯分子结衫示东图 2.4.2共价键及分子构型 从电子对的给予形式上来区分为：一般的 从电子对的给予形式的角度： 共价键和配位键： 口普通的共价单键：两个原子各自贡献一个自旋方向 相反的电子，通过轨道的重叠形成共价键 配位健 0 配位键：共用电子对由成键原子的一个原子供给 一方有空轨道，一方有孤对电子N H C0分子 C=0 C≡0 C:2s22p2 H&N:H X 0:2s22p 仍 H 2.4.2共价键及分子构型 2.4.2共价键及分子构型 (2)杂化轨道理论 等性杂化1 ·sp杂化，直线型(BeC1,) 由成健问题和分子形状异常而产生 BeCl?Be 1s22s2 Be OOO杂+①0○O H20?02s22p3为什么夹角为1040？不是 ①2P SP唤化轨道 90°？ 。等性杂化 ·不等性杂化 ·分子空间构型 3
3 第二章物质结构及其性质 第二章物质结构及其性质 N 2s22p3---- N2一个σ键，两个Π键， • 共价单键:一般为σ键，H－Cl • 共价双键和叁键中：一个σ键外，其余 的为π键。π键的活性高。 • N≡N , 第二章物质结构及其性质 从电子对的给予形式上来区分为：一般的 共价键和配位键； • 配位键 一方有空轨道，一方有孤对电子NH4 + 2.4.2 共价键及分子构型 x N x x H H H H+ 第二章物质结构及其性质 从电子对的给予形式的角度： 普通的共价单键：两个原子各自贡献一个自旋方向 相反的电子，通过轨道的重叠形成共价键 配位键：共用电子对由成键原子的一个原子供给 σ π 第二章物质结构及其性质 （2）杂化轨道理论 由成键问题和分子形状异常而产生 BeCl2? Be 1s22s2 H2O?O 2s22p4为什么夹角为1040？不是 900？ • 等性杂化 • 不等性杂化 • 分子空间构型 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 等性杂化I • sp杂化,直线型(BeCl2) 2 s 2 p s p杂化轨道 杂化 Be 2.4.2 共价键及分子构型
2.4.2共价键及分子构型 Sp杂化轨道： BeCl分子结构 BeCl分子结构 Be BeCl2 Be is the set 180 2.4.2共价键及分子构型 Q 2.42共价键及分子构型 分子的空间构型一等性杂化 ·Sp2杂化，呈平面三角形 BFa B ①OO黎化→①①OO B→ ① 120 Sp杂化轨道 2.4.2共价键及分子构型 2.4.2共价键及分子构型 分子的空间构型一等性杂化°君 H sp杂化轨道： 10928 ·Sp3等性杂化，为四面体型 C ①①○杂化，①①①① ① SP杂化轨道 4
4 第二章物质结构及其性质 sp杂化轨道: BeCl2分子结构 第二章物质结构及其性质 BeCl2分子结构 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 分子的空间构型—等性杂化II • sp2 杂化，呈平面三角形 B 2 s 2 p sp2 杂化轨道 杂化 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 分子的空间构型—等性杂化III • Sp3等性杂化，为四面体型 2 s 2 p 杂化 C sp3 杂化轨道 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 sp3杂化轨道: 2.4.2 共价键及分子构型
2.4.2共价键及分子构型 2.4.2共价键及分子构型 分子的空间构型一sp3不等性杂化 28 2.4.2共价键及分子构型 Q 2.4.2共价键及分子构型 NH,一不是直角？ ⑨ PH: : ①①① P: ① →①①①① 8 SP5不等性杂化轨道 H 孤电子对 Lewis structure Molecular goometry 107 1m.3 109.280 正四面体109.280 分 H2O一也不是直角 0: ①①① 甲烷氨，水 ① →①①①① 2P SP3不等性杂化轨道 尾电子对 105 109.280 5
5 第二章物质结构及其性质 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 分子的空间构型—sp3不等性杂化 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 2.4.2 共价键及分子构型 NH3—不是直角？ N: S P 2 2 SP 3 不等性杂化轨道 正四面体 109.280 第二章物质结构及其性质 2.4.2 共价键及分子构型 PH3 P: 109.280 第二章物质结构及其性质 H2O—也不是直角 O: S P 2 2 SP 3 不等性杂化轨道 109.280 第二章物质结构及其性质 甲烷,氨,水
总结 ·杂化： 烷-SP3杂化 指原子在形成分子时由于原子的互相形 响，若干不同类型能量相近的原子轨道 ·CH4,CHCH3 混合起来，重新组成一组新的轨道。这 种轨道重新组合的过程叫杂化 ·杂化轨道：杂化所形成的新的轨道 ·形成共价健 具有了杂化轨道的中心原子再以自旋相反 的单电子与其他原子形成共价健。 杂化与分子空间形状有关 H 烯-SP2杂化 炔-SP杂化 C=C H H-C≡C-H HC=CH Co2 ·杂化 .bond formatio ·成键 0=C=0 6
6 第二章物质结构及其性质 总结 • 杂化: 指原子在形成分子时由于原子的互相影 响，若干不同类型能量相近的原子轨道 混合起来，重新组成一组新的轨道。这 种轨道重新组合的过程叫杂化 • 杂化轨道:杂化所形成的新的轨道 • 形成共价键 具有了杂化轨道的中心原子再以自旋相反 的单电子与其他原子形成共价键。 • 杂化与分子空间形状有关 第二章物质结构及其性质 烷--SP3杂化 • CH4, CH3CH3 第二章物质结构及其性质 烯—SP2杂化 C H H C H H 第二章物质结构及其性质 炔--SP杂化 HCCH 第二章物质结构及其性质 HC≡CH • 杂化 • 成键 第二章物质结构及其性质 CO2
非金属材料一碳 甲醛 石圣， 金刚石 H H O HO 行世 金制石 ·金刚石：四面体--Sp3 …石墨：平面六边--sp2 2.4.2共价键及分子构型 碳的杂化 杂化轨道壤论的不足 ·金刚石：四面体--sp3 一个分子具有什么样的空间构型，中 ·石墨：平面六边--Sp2 心原子采用什么类型的杂化轨道，这些问 ·C60:球六边--Sp2 题杂化轨道理论都不能解决，在不少情况 ·烷：sp3 下难以预言，一般只能用来解释某些已知 ·烯：sp2 空间构型的分子。 ·炔：sp -C三C-H ·苯：sp2 2.4.3分子间力 P 分子间的作用力之 范德华力。 价层电子对互斥理论 分子的极性：一极性和非极性分子 双原子分子 多原子分子 非极性共价铤 (分子构型) 极性共价键 7
7 第二章物质结构及其性质 甲醛 第二章物质结构及其性质 非金属材料I—碳 石墨, 金刚石 •金刚石： 四面体---sp3 •石墨：平面六边---sp2 第二章物质结构及其性质 碳的杂化 • 金刚石： 四面体---sp3 • 石墨：平面六边---sp2 • C60：球六边----sp2 • 烷：sp3 • 烯：sp2 • 炔：sp • 苯：sp2 c c c c c c H H H H H H HCCH C H H C H H 第二章物质结构及其性质 一个分子具有什么样的空间构型，中 心原子采用什么类型的杂化轨道，这些问 题杂化轨道理论都不能解决，在不少情况 下难以预言，一般只能用来解释某些已知 空间构型的分子。 杂化轨道理论的不足 2.4.2 共价键及分子构型 第二章物质结构及其性质 价层电子对互斥理论 第二章物质结构及其性质 分子间的作用力之一----范德华力 分子的极性：--极性和非极性分子 双原子分子 多原子分子 (分子构型) 2.4.3 分子间力
CO2为非极性分子 606 H 分子简的作用力之一-一 范德华力 分子间的作用力 取向力 取向力： 取向力发生在极性 固有偶极 分子和极性分子之间， 两个极性分子相互接近 时同极相斥，异极相吸， ·取向力：极性分子之间 使分子发生相对的转动， 这就叫做取向，这种靠 永久偶极而产生的相互 作用力叫做取向力。 66+ 8+6 分子间的作用力之 范德华力 诱导力 ·诱导偶极参与 诱导偶极 诱导偶极 ·诱导力： 级罗引 吸引 极性分子之间：极性与非极性分子之间 8
8 第二章物质结构及其性质 H F 第二章物质结构及其性质 CO2为非极性分子 第二章物质结构及其性质 取向力： • 固有偶极 • 取向力：极性分子之间 2.4.3 分子间的作用力之一----范德华力 分子间力 第二章物质结构及其性质 第二章物质结构及其性质 诱导力 • 诱导偶极参与 • 诱导力： 极性分子之间；极性与非极性分子之间 分子间的作用力之一----范德华力 第二章物质结构及其性质
分子间的作用力之 范德华力 分子问的作用力1-一范德华力-且￡ 色散力 分子的极性一极性和非极性分子 取向力园 非极位共价 ·瞬间偶极 68 一固有偶极间 谤导力丽 板住共价 ©诱导偶板参与 6 属快一黑板城力 ·色散力：极性与极性：极性与非极性： 色散力且 非极性与非极性 瞬间偶板问 0日60 语绿满积 铺号远积 0⊙ ©e 分子餐动等 2.43分子间力 分子间力小结 3.范德华力的性质与化学键的关系 极性分子与 极性分子之间 取向力 (1)范德华力是永远存在于分子或原子 间的。 极性分子与 (2)它的作用能比化学键的键能约小一 非极性分子之间 诱导力 至二个数量级。 (3)范德华力没有方向性和饱和性，其 非极性分子与 作用范围较小，只有几pm。 非极性分子之间 色散力 2.4.4氢 2.4.4氢键 分子间作用力之二氢键 赤棵的氢核与含有孤对电子的电负性 氢键应用举例 强的带负电的原子(N,F,O)充分靠 氢键可以使蛋白质子 溶解于水（见右图） 近而产生的力。 氢健使蛋白质有 氢键使DNA有 特殊的立体结构 双螺旋结构， (见左图) 保证了遗传 和变异 (见上图) 9
9 第二章物质结构及其性质 色散力 • 瞬间偶极 • 色散力：极性与极性；极性与非极性； 非极性与非极性 分子间的作用力之一----范德华力 第二章物质结构及其性质 分子间的作用力I--范德华力 • 取向力 – 固有偶极间 分子的极性---极性和非极性分子 诱导力 诱导偶极参与 色散力 瞬间偶极间 分子震动等.swf 5-2分子间的作用力.swf 5-2-1取向力.swf 5-2-2诱导力.swf 5-2-3色散力.swf 第二章物质结构及其性质 分子间力小结 极性分子与 极性分子之间 极性分子与 非极性分子之间 非极性分子与 非极性分子之间 取向力 诱导力 色散力 第二章物质结构及其性质 3. 范德华力的性质与化学键的关系 （1)范德华力是永远存在于分子或原子 间的。 （2)它的作用能比化学键的键能约小一 至二个数量级。 (3) 范德华力没有方向性和饱和性，其 作用范围较小，只有几pm。 2.4.3 分子间力 第二章物质结构及其性质 分子间作用力之二-----氢键 赤裸的氢核与含有孤对电子的电负性 强的带负电的原子（N,F,O)充分靠 近而产生的力。 2.4.4 氢键 第二章物质结构及其性质 氢键应用举例 2.4.4 氢键
2.44氢键 2.4.4氢键 氢键实例1 氢键实例2 160 pm C-H =三 2.4.4氢键 DNA分子中碱基配对关系及形成直能情祝 范德华力及氢键 对化合物性质的影响： 溶解度、黏度、硬度，沸点 第 胸毫啶(T)…吟(A)毫(C)-一-一 鸟时(G) 章 如果是化学镜怎么样？范德华力呢？ 绪 2.分子间力的大小 表5.3分子间力的分配(kJ-mol门 分学 取向力 诱导力 色嫩力 总分乎间力 H.Se Ar 0.00 0.00 8.49 8.49 CO 0.0029 0.00848.745 8.755 0.0024 0.113 25.857 25.983 般 HBr 0.686 0.502 21.924 23.112 HCI 3.305 1.004 16.820 21.129 NH, 13.305 1.548 14.937 29.826 例 H.O 36.359 1.925 8.996 47.280 外 Period 10
10 第二章物质结构及其性质 氢键实例1 2.4.4 氢键 第二章物质结构及其性质 2.4.4 氢键 氢键实例2 第二章物质结构及其性质 DNA分子中碱基配对关系及形成氢键情况 N O H O H3C H N N N N N H H H 胸腺嘧啶（T） 腺嘌呤（A） N N O H N N N O N H H H H H H 胞嘧啶（C） 鸟嘌呤（G） 第一章绪论 如果是化学键怎么样？范德华力呢？ 第二章物质结构及其性质 范德华力及氢键 对化合物性质的影响： 溶解度、黏度、硬度，沸点 2.4.4 氢键 第二章物质结构及其性质 2. 分子间力的大小 一 般 例 外 第二章物质结构及其性质